航空发动机防喘压力传感器的动态校准方法

航空发动机的喘振是比较普遍又十分严重的问题。现代的航空发动机大多配备了防喘系统，该系统的作用是在发动机即将产生喘振时，改变发动机的工作状态从而防止喘振的产生。通过安装在发动机不同部位的压力传感器将压力信号传输到计算机，计算机根据其参数计算判断出发动机所处的状态。当安装在发动机不同部位的压力传感器测到的脉动压力与稳态压力的比值超过一定数值时，表明发动机即将产生喘振，此时系统将给飞行员报警，同时由机载计算机控制产生一系列动作来防止喘振的产生。     

涡扇发动机消喘系统飞行试验验证方法研究

针对涡扇发动机消喘系统飞行试验验证需求,和传统试验方法不能有效验证消喘结束后发动机状态恢复能力的问题,根据消喘系统工作原理,提出了单次喘振和连续多次喘振下消喘系统的飞行试验验证方法。该方法通过加装座舱开关,触发发动机调节器内设置的喘振模拟模块,发出根据真实喘振信号特征设计的喘振模拟信号,从而使得消喘系统工作,验证飞行状态下发动机消喘系统对短时切油、喷口面积和可调导叶的控制及消喘结束后发动机状态恢复的能力。试验结果表明:所提出的方法能有效验证消喘系统的功能及消喘结束后发动机状态恢复的能力。本研究对发动机消喘系统可靠性和有效性的飞行试验鉴定具有一定的工程应用价值。     

某航空发动机喘振控制系统设计与验证

针对航空发动机易出现喘振误报、误判和消喘失败等问题,对某单轴带核心机驱动风扇（CDFS）的航空发动机对比分析不同的测点位置、信号处理、消喘控制逻辑设计下的消喘效果,并在高空模拟试验台上进行燃油阶跃逼喘验证。结果表明,测点2的A值脉动幅值是测点1的4倍,采用的硬件判喘准确率达到100%,制定的燃油阶跃供油控制方法可成功实现发动机逼喘,制定的消喘控制逻辑可成功使发动机退出喘振并恢复到目前状态。     

基于Mallat算法的机载失速喘振辨识装置研制

针对航空发动机机载失稳辨识需求,设计了一种基于数字嵌入式的航空发动机失速喘振辨识装置。该装置利用短时傅里叶变换和小波变换方法对压气机出口壁面静压信号的时频特性进行分析,及时捕获失稳状态下的突变信号并做出响应。所设计的失速喘振辨识装置在压气机逼喘试验中进行了试验验证,对试验中的喘振信号做出了准确报警,报警延时小于50 ms,满足性能设计指标,具有较高的工程应用价值。     

脉冲断油式发动机防喘系统试验研究

为解决机载武器发射引起发动机喘振、停车的问题，有关发动机设计单位研制了一种新型脉冲断油式发动机防喘系统，并进行了飞行台试验，本文介绍了该系统试验研究概况及结果。着重分析了它对发动机正常工作的影响决定其防喘效果的因素。     

涡扇发动机消喘系统设计与试验研究

在某型涡扇发动机气动失稳特征的基础上,建立了航空发动机失速/喘振特征工程数学模型,研制出发动机消喘系统数字仿真平台,完成了消喘系统的方案优化设计,并在地面台架和飞行台试验中得到了验证。其气动失稳工程数学模型、数字仿真优化设计技术和试验验证方法可广泛应用于航空发动机、地面和舰船燃气轮机、以及其它民用叶轮机械气动失稳测控设计领域,同时也为制定航空发动机消喘系统设计规范奠定了坚实的技术基础。     

航空发动机防喘系统设计与研究

在分析发动机不稳定工作特征的基础上,介绍了表征发动机不稳定参数的,要用了相对压力脉动△P／Pcp和脉动频率fn=1/T来表示失速信号,因为在不同转速下压力脉动的相对值△P／Pcp保持不变。其次介绍了电子信号发生器的频率特性,在喘振或失速过程中,电子信号发生器在相应的频率范围内及时响应,控制发动机执行机构的动作以消除发动机喘振并到发动机原始工作状态。此外也对防喘系统的类型及组成作了介绍,对于不同的防喘系统类型,其使用的场合是不同的,这是根据发动机的使用条件来确定的。最后介绍了防喘系统有效性的评估方法,防喘系统有效性的评估方法是在温度畸变发生器试车台上确定的。     

某型发动机喘振特征分析及消喘系统验证试验

分别采用吊舱进口安装扰流板和提高发动机慢车以上状态供油量进行某型发动机地面逼喘试验,研究了两种方法的特点,分析了喘振过程中发动机参数变化情况和喘振原因.结果表明,安装扰流板间歇缓推油门杆和提高供油量快推油门杆逼喘试验均能够有效反映干扰因子对发动机稳定性的影响:安装扰流板后的加速过程中,总压畸变和空气流量减少引起喘振,前者是主要因素,风扇先喘压气机后喘;提高供油量后的加速过程中,燃烧室油气比始终偏大,稳定工作裕度降低,高压燃气堆积并堵塞了空气流,压气机和风扇先后喘振.喘振过程中消喘系统可靠投入工作.获得了该型发动机的临界畸变指数.为该型发动机空中逼喘试验及稳定性评定奠定了基础.      

消喘调节系统工作时发动机工作过程数值仿真

应用混合室、加力燃烧室、主燃烧室和外涵道容积效应和变几何通道、主燃烧室供油量等控制因素的发动机动态过程的仿真模型,对某型变几何混排涡扇发动机消喘调节系统工作时发动机的工作过程进行了仿真,并研究了消喘调节系统调节精度对发动机过渡工作过程的影响.仿真结果与实际试车数据比较吻合,验证了模型的有效性.仿真结果表明：主燃烧室切油相对各变几何通道调节更能有效地消除喘振;各变几何通道有个调节最佳值,且对高低压转子的影响程度不同.仿真模型与方法可为消喘调节系统的设计和功效评定提供理论基础.     

某型发动机逼喘试验方法和消喘系统验证研究

分别采用提高发动机供油量和吊舱进口安装扰流板进行某型发动机地面逼喘试验,分析了喘振过程发动机参数的变化情况,研究了两种试验方法的特点,试验结果表明,提高发动机供油量快推油门杆和安装扰流板间歇缓推油门杆进行逼喘试验均能够有效反映干扰因子对发动机稳定性的影响,在发动机喘振过程中消喘系统投入工作。为该型发动机空中逼喘试验及稳定性评定奠定了基础。     

航空发动机喘振主动控制技术的发展

概括了航空发动机喘振主动控制的三种控制策略的基本原理,分别为基于附加扰动喘振主动控制、基于分叉理论喘振主动控制及基于喘振预测主动防喘控制,总结了压缩系统稳定性模型、压缩系统失稳先兆及检测、主动控制传感器及执行机构等航空发动机喘振主动控制关键技术,及其存在的问题,并在此基础上预测了未来的发展趋势。     

局部喘振现象物理本质的研究

局部喘振是在跨声速压气机发现的一种流动现象,其物理性质与喘振较为类似。针对局部喘振的物理本质的探索可以丰富跨声速压气机失稳理论,对于跨声速压气机扩稳有重要意义。本文针对这一问题,结合B参数模型,在跨声速压气机实验台上通过不同进气管道方案来改变实验装置对应的B参数,从时域、频域两方面对比研究不同B参数状态下的压气机的失稳过程,进一步分析不同B参数条件下失稳过程形态的演变规律。实验结果表明,B参数为0.39时,局部喘振现象并未发生,压气机直接进入喘振而失稳;B参数为0.51时,局部喘振诱发喘振而致使压气机失稳;而B参数为0.7时,局部喘振诱发旋转失速团导致压气机失稳。局部喘振现象既能诱发跨声速压气机发生旋转失速,也可以导致其直接进入喘振,因此局部喘振现象是一种失稳先兆。     

飞机燃油管路压力脉动分析

首先简单探究了压力脉动的原因及机理,接着基于仿真软件Flownmster,建立了飞机燃油管路的简单模型,着重对阀门关闭时间快慢和泵启停引起的压力脉动进行了量化分析,并针对分析结果提出抑制压力脉动的一些具体措施,有一定的工程应用价值.     

航空发动机喘振故障外场诊断与分析

为了完善航空发动喘振故障研究和加速发动机技术快速成熟，通过分析喘振原因及其影响因素，建立故障树,将喘振影 响因素分为调节机构、进气扰动、主机性能及主机结构4个模块。以故障树及4个模块为依据，并综合考虑零部件发生故障概率和 维护工作难易程度，提出一种喘振故障外场诊断方法，制定排故流程以及与4个模块相对应的排故子流程，将排故流程模块化。 诊断方法已应用于外场用户的使用维护中，通过该方法，可将喘振故障快速定位于4个模块中的1个，进而根据该模块及其排故子 流程进行故障排查及处理。结果表明：该方法有效可行，能够大幅提高喘振故障的排查效率，并大量节约了航空发动机在外场中 的使用维护成本。     

航空发动机消喘措施试验验证

为明确燃烧室短时切油、关小压气机可调静子叶片（VSV）角度和放大喷口喉部面积等消喘措施对发动机消喘功能的影响,依托某型变几何混排涡扇发动机制定了试验方案,开展了消喘措施专项验证试验,分别得到了消喘失败和消喘成功时的切油深度、VSV角度瞬时关小量和喷口喉部面积瞬时放大量,并从理论上对试验现象做了解释。结果表明：试验结果与理论分析相一致,证明试验结果是可靠的;试验结果能够为消喘系统的设计提供参考,在设计消喘系统时,消喘措施的具体调整量需通过试验手段确定;适当增大切油深度、增加喷口喉部面积瞬时放大量、增加VSV角度瞬时关小量,有利于发动机消喘;加快VSV和喷口等几何可调特征部件的响应速度,有利于发动机快速退出喘振。     

航空发动机转子不平衡量突增的自动识别

为实现在航空发动机振动信号分析时因封严胶条脱落发生的转子不平衡量突增的自动识别,采用多傅里叶变换（FFT）滤波技术获得转速跟踪滤波后的基频振动时域信号,提出了振幅突增和突增后振幅稳定的转子不平衡量突增的2种特征,通过应用案例对振动信号的程序化进行处理,得到转速跟踪滤波后的基频振动时域信号及转子不平衡量突增的识别参数,数据结果中振幅增大比例系数达到3.75,且突增后振幅稳定。结果表明：采用FFT滤波技术,实现了转子不平衡突增的自动识别,并验证了识别方法的有效性。转子不平衡量突增的识别技术应用于在线监测系统时,能及时识别故障并发出报警信息,保证设备运转的安全;应用于离线振动信号分析系统时,缩短了人工数据分析时间,提高了工作效率。     

加力涡扇发动机喘振与消喘模拟

基于气动耦合原理,发展了涡扇发动机风扇出口分流环计算模型,并进一步基于多级轴流压气机系统的逐级单元控制体模型,建立了混合加力涡扇发动机喘振及其喘振消除的数值模拟方法,并将其应用于某型全台加力涡扇发动机过失速特性模拟。在加力状态下采用收小尾喷管喉道面积诱导了风扇压气机过失速—喘振过程,并给出了预先对加力燃烧室实施切油消除风扇压气机喘振数值模拟结果。      

发动机加力喘振故障原因仿真分析

某型带加力涡扇发动机多次出现风扇加力喘振故障,对飞行安全和发动机寿命产生严重影响.为了分析加力喘振故障原因,首先通过发动机稳态计算模型分析了喷口控制系统稳态特性与加力喘振故障之间的关系,指出了加力工作线位置与风扇喘振的关系;其次根据基于AMESim的加力喷口控制系统模型和基于Simulink发动机分段线性化模型构建了联合仿真模型,基于联合仿真模型分析了喷口控制系统动态特性与加力喘振故障之间的关系,同时分析了喷口打开速度对于风扇喘振裕度的影响.     

某涡轴发动机整机逼喘试验研究

根据某型涡轴发动机研制的需要,在整机试验台进行了逼喘试验方法的探索,本文详述了发动机逼喘、试验方法设计、试验装置及试验过程,最后对试验结果进行了分析,研究结果表明利用该发动机上的飞机引气口接入高压气源的方法能够成功地进行该型发动机的整机逼喘试验,从而能够真实获得压气机装在整机上工作时的喘振边界线.      

压气机稳定边界的数值预测研究

为研究不同压气机稳定性预测方法的准确性,采用最大静压升系数法与商用CFD软件,对某4级低速压气机的稳定边界进行了数值模拟,并与试验结果对比。计算结果表明:最大静压升系数法在预测压气机稳定边界上有一定的准确性。使用商用CFD软件NUMECA对某4级压气机进行模拟计算,考虑了不同的网格划分方案、使用不同的湍流模型和差分格式等因素,以出现数值发散作为压气机失稳的标准,结果表明:主流区的网格对计算结果影响较大。不同差分格式的结果显示,中心差分格式的结果最好。