航空涡轴发动机发展趋势

基于国际上典型航空涡轴发动机的发展历程,概括了航空涡轴发动机产业发展趋势,其所呈现的系列化、军民两用化和国际合作化特点十分鲜明,国家层面实施的发展计划对航空涡轴发动机的发展起到了重要引领作用。基于统计分析,展望了航空涡轴发动机结构布局和性能发展趋势。研究表明:在结构布局方面,航空涡轴发动机朝着结构紧凑化方向发展,压气机和涡轮级数呈现不断减少的趋势。1 500 kW级以下的航空涡轴发动机将更普遍地采用单级/双级离心压气机和单级涡轮,1 500 kW以上的航空涡轴发动机将更普遍地采用轴流+离心组合压气机和双级涡轮,同心轴前输出功率型式成为主流功率输出型式。在性能方面,未来先进航空涡轴发动机的压比将达到30,涡轮前温度将达到1 900 K,油耗将低至0.20 kg/(kW·h),单位功率将达到400 kW/(kg/s),功质比将达到14 kW/kg。      

航空发动机主轴轴承滚道表面光饰强化处理

表面改性处理技术是一种提高航空发动机主轴轴承疲劳寿命的有效途径。在表面改性处理理论分析基础上,提出一种新的航空发动机主轴轴承滚道表面强化处理技术(即光饰强化处理)并研制了相应的光饰强化专用设备——离心强化机,试验结果表明:该技术可以有效地提高航空发动机主轴轴承滚道表面硬度,改善滚道表面粗糙度,并在滚道接触表层产生残余压应力,显著地提高航空发动机主轴轴承疲劳寿命和降低疲劳寿命离散性。      

基于残余应力测试的航空发动机叶片损伤评估研究

航空发动机叶片在工作中承受着较高的离心负荷、气动负荷和振动负荷,以及外物的冲击、环境的侵蚀和不稳定热应力等影响,是发动机中工作环境最为恶劣的关键零部件之一.叶片断裂是发动机的多发性危险故障,也是航空领域一直没有得到有效解决的重大难题.     

某离心叶轮改型气动设计

针对某航空发动机离心压气机实施改型气动设计与数值模拟,以达到其“效率提高不低于2%”的性能指标。设计、计算结果表明:改型离心叶轮达到或超过了性能指标要求,可为类似的叶轮机改型气动设计提供借鉴。      

某型离心传感器对发动机放气带工作稳定性影响分析

为研究某型离心传感器对航空涡轮喷气发动机放气带工作稳定性的影响，使用RecurDyn软件和Fluent软件对该离心传感器的传动链和内部流场进行仿真分析。研究得出，离心传感器输入轴与轴套的间隙、离心传感器微动开关接通/断开时分油活门的开度，均对发动机放气带工作产生影响；减小离心传感器输入轴与轴套的间隙，可提高发动机放气带的工作稳定性；离心传感器微动开关接通/断开时分油活门开度较小，分别位于0.008～0.016 mm之间和0.008 mm附近，分油活门开度越小对发动机放气带的工作稳定性影响越大，可适当增大工作时分油活门的开度提高发动机放气带的工作稳定性。研究方法可对同类故障分析提供一定参考。     

航空发动机离心通风器计算

离心通风器性能对减少航空发动机滑油的消耗有着重要的意义。应用欧拉-拉格朗日方法对某型航空发动机离心通风器内部两相流场进行数值模拟。分析油气比、转速和空气流量对离心通风器最小分离直径、分离效率、总压降的影响。结果表明:油气比对离心通风器的影响很小;空气流量的增加会引起总压降的快速升高;随着转速的增大,最小分离直径的变化能达到1～3 mm;转速和空气流量的变化对分离效率的影响均比较明显,转速的增高使分离效率随之增大,而空气流量的增高则会使分离效率先增大后减小。     

航空发动机离心叶轮锻件冶金分析

分析了某型航空发动机用特种TC4钛合金离心叶轮锻件组织、性能的检查和试验结果 ;依据锻件心部超声波杂波水平和其他检测结果判断锻件是否合格。     

航空发动机叶尖径向间隙研究进展综述

航空发动机叶尖径向间隙是影响其性能和结构安全性的重要因素。简述了航空发动机叶尖间隙研究的国内外发展现状,进而量化间隙对发动机性能的影响,摸清叶尖间隙随飞行里程的变化规律,总结出影响叶尖间隙的主要因素有热负荷、离心负荷、转子不平衡响应、转子热弯曲、机动载荷等,基于各影响因素认为,通过转、静子变形来综合计算分析稳态、瞬态间隙是目前发动机叶尖间隙主要分析方法。为数值分析发动机叶尖间隙打下技术基础。     

航空发动机的一种新型主燃油泵设计

根据航空发动机对主燃油泵的新要求,阐述了满足这些要求的一种离心一高压变流量旋涡组合泵的选型理由,着重论述了确定离心泵式燃油增压泵设计流量的新思路和调节离心泵流量的结构原理,简要介绍了旋涡泵及其协同工作,最后通过与已广泛采用的离心-齿轮组合泵的性能比较,阐释了这种离心-高压变流量旋涡组合泵的先进性。     

离心载荷作用下平板叶片鸟撞击响应计算

在航空发动机工作状态下发生叶片鸟撞击时,由于离心载荷的作用,使叶片的局部刚度与整体刚度都得到加强,此时的叶片响应不同于不计算离心载荷时静止叶片的响应。本文采用有限元法,计算分析了不同离心载荷的作用下的叶片鸟撞击瞬态响应。计算结果表明,离心载荷的大小对叶片瞬态响应中叶片的局部变形、整体变形及响应特征影响较大     

超高转速离心通风器性能仿真分析

以某型航空发动机的超高转速离心通风器为研究对象,应用欧拉-拉格朗日方法对其内部两相流场进行数值模拟.针对不同转速、入口质量流量进行了数值计算,分析其对超高转速离心通风器压降与分离效率的影响.计算表明:超高转速下,优化旋转空心轴结构可以减小离心通风器压降,提高分离效率.      

某航空发动机热端件寿命消耗计算模型及寿命监视

在航空发动机热端件寿命消耗模型中考虑了离心负荷、热负荷及蠕变的影响。在计算中通过对一般军用发动机飞行剖面的数据处理提取出影响寿命的３个主要循环进行其寿命消耗的计算。应用线性累积损伤理论将各种形式的寿命消耗百分数叠加以得到每次飞行发动机的寿命消耗和剩余寿命。以航空发动机高压涡轮盘作为算例，针对榫槽第二喉部、轮缘与腹板连接处和盘中心孔三危险处进行了寿命消耗计算。按本文模型编制的计算程序可对发动机热端件进行实时寿命监视     

三维剪应力差法测量某型发动机低压压气机叶片榫头接触应力

航空发动机低压压气机为大叶片结构,离心负荷较高,接触应力显著。利用光弹性模型的形变记忆功能,用三维剪应力差法测量了接触面的三维接触应力。所用方法可应用于其他面接触问题的接触应力分析。     

高温度梯度轮盘低循环疲劳试验件设计方法

针对航空发动机设计中高温度梯度轮盘低循环疲劳试验的需求,基于国内外航空发动机轮盘低循环疲劳试验件设计经验及国内现有轮盘试验器的试验条件,总结了该类高温度梯度航空发动机轮盘低循环疲劳寿命试验件设计的难点主要为轮盘热应力难在试验过程中模拟、轮盘寿命考核位置多、轮盘试验件试验转速高、轮盘试验件寿命限制位置容易转移等,并针对各难点给出了用离心载荷补偿热载荷、以损伤程度定考核位置、在不改变考核位置应力特征的前提下可以改变非考核位置局部结构特征等解决方案,形成了一套高温度梯度轮盘低循环疲劳寿命试验件设计方法。应用该方法设计了某航空发动机轮盘低循环疲劳寿命试验件并进行了试验,完成了寿命考核试验,结果表明:该方法是可行的。     

合金钢12Cr2Ni4A和18Cr2Ni4WA粉末锻造工艺研究

论述了粉末锻造技术在国内外的发展及其应用。为了研制航空发动机上应用的粉末锻造齿轮，对粉末原材料制取及处理、预制坯冷压、烧结、粉末热锻和热处理工艺进行了较详细的研究     

小偏差法在某型燃气涡轮起动机整机性能分析上的应用

正燃气涡轮起动机作为现役大部分军用航空发动机的起动装置得到了广泛的应用。与其他类型的航空发动机一样,燃气涡轮起动机在新机设计和整机调试时,也经常会出现由于某种未知原因而导致整机性能不达标的问题。针对这些问题,国内发动机厂商经常采用的解决方法是通过串装试车即排除法来一步步地查找原因。例如,分别更换以往性能达标的离心压气机、径向扩压器、火焰筒、导向器等影响整机性能的主要零部件,然后通过对比试车找到     

转子在离心力场中的光弹性应力分析

 本文用光弹性应力冻结切片法,模拟了航空发动机压气机转子在高速旋转时的离心应力场,对两种结构形式的轮盘及鼓筒进行了较全面的三向应力分析。根据试验结果,对旋转零件的结构进行了强度分析。     

离心压气机管式扩压器研究进展及评述

紧凑高效的扩压器设计非常具有挑战性,成为制约高压比离心压气机应用于工程实际的主要技术障碍。管式扩压器是解决高压比离心压气机扩压器设计难题的有效手段。目前管式扩压器已经在国外先进中小型航空发动机中得到了应用,有效地提升了离心压气机性能。本文从管式扩压器设计参数对压气机性能的影响以及管式扩压器内部复杂流动机理研究两个方面对管式扩压器的国内外研究进展进行了回顾,讨论了管式扩压器内部流动机理及其对离心压气机性能的影响,并指出了管式扩压器研究的发展趋势。     

鸟撞工况下HCA动态拓扑优化整级叶片的数值模拟

航空领域中飞机发动机在满足抗鸟撞性能的前提下,实现轻量化是关键问题之一。针对航空发动机冷端风扇叶片,基于HCA算法的动态拓扑优化方法对叶片实现进一步减重,为了验证该动态优化方法的有效性,建立了鸟撞航空发动机整级叶片冲击动力学有限元模型,模拟受气动与离心载荷作用下高速稳定旋转的发动机风扇叶片遭受鸟体撞击的瞬态响应过程。基于LS-DYNA软件平台,对考虑了鸟撞的多工况、多约束条件下叶片的动态优化结果与优化前叶片的多项动态响应指标进行了对比分析,证明了HCA动态拓扑优化方法比传统叶片轻量化方法更为优秀,在满足适航条例强度要求的同时可使叶片减重比达到37.9%,论证了在叶片轻量化设计上基于HCA算法的动态拓扑优化方法的可行性与优越性。     

航空发动机零件加工内部油路多余物的防止措施

航空发动机零件加工中内部油路多余物的防止和控制是一个需要高度重视的问题,从多余物的产生、防止和去除等几个方面进行了探讨,对比国外多余物治理的先进方法,提出了解决多余物现状的一些基本措施。