世界军用航空动力技术的现状与展望

本文重点介绍了第3代与第4代军用航空动力的发展状况，装备推重比为10的军用航空发动机的第4代战斗机预计于2005年前后陆续投入现役，2010年后成为我国周边国家和地区的主战机种。概括了2l世纪航空动力新技术的发展方向。     

纤维缠绕壳体前后接头连接密封结构强度和刚度计算与试验

分别用铁摩辛柯材力法和本文提出的半离散、半解析方法,对固体火箭发动机燃烧室复合材料壳体前后接头连接密封结构的强度与刚度进行了理论分析与计算,并和试验结果进行了对比。     

低温液体火箭发动机高压静密封有限元分析

以某型号液体火箭发动机的推力室燃料阀出口法兰静密封结构为研究对象,针对法兰连接结构特点,运用有限元方法建立了管路-阀门-推力室模型,通过热-结构耦合计算分析表明:在温度和压力的共同作用下,推力室燃料阀出口法兰变形导致密封面微小分离,造成垫片局部压紧应力大幅减小,可能引起推进剂泄漏并起火。在通过上述分析定位泄漏原因并预测泄漏率之后,又建立了参数化的螺栓-法兰-垫片密封性分析局部模型,基于柔性石墨垫片的基本性能试验数据,计算分析了垫片厚度、螺栓预紧力等结构因素对静密封性能的影响,理论上验证了增加预紧力,增厚密封垫片等密封改进措施的有效性。     

复合材料薄壁机匣热内压试验技术

针对航空发动机复合材料薄壁机匣的热气流压力载荷试验问题，研制了一种可满足370℃，1.34MPa的机匣热内压试验技术，并通过试验验证了技术的有效性。受试腔体由机匣试验件和所设计的试验装置合围成一套可以施加温度和压力载荷的被试腔体结构，能够有效解耦腔内压力对装置产生的轴向力，避免轴向力传递至机匣试验件。试验装置中的关键密封结构承载活塞密封采用FFKM全氟醚O型密封圈，可耐高温330℃。对承载活塞盘进行了一维简化热传导解析分析和三维热传导仿真分析，三维仿真结果相比一维简化解析解能够更准确的反应承载活塞盘的内部温度场。经试验验证，所研制的试验装置有效利用了结构传热的梯度降温性能和与环境的对流散热作用，突破了密封材料的适用温度局限，可以满足机匣件热内压试验密封要求。     

注油增压过程对飞机整体油箱密封结构影响研究

开展了注油增压环境对飞机整体油箱密封结构性能影响研究。开展油箱模拟试验件注油放油、充放压过程对密封结构性能影响试验,通过检测油箱模拟试验件维修口盖、对接连接区域等典型密封结构的应变大小,分析验证飞机充放压和注油过程对飞机油箱密封性能影响。注油增压过程对于油箱密封结构的应变影响范围为30%-90%范围内,验证注油增压环境是油箱密封结构耐久性的重要影响因素。验证注油增压环境对于油箱密封结构性能有重要影响,是飞机油箱密封耐久性评定研究的关键因素。     

一种基于量化力矩的静密封面缺陷补偿方法

在某次阀门静密封连接处漏气问题归零过程中,提出了一种基于量化力矩方法,用来弥补静密封面缺陷,以提高产品的静密封可靠性。     

某涡轴发动机异常噪声源识别

通过对国产某涡轴发动机和原型机采用台架试车多测点噪声对比测试和频谱分析，确定了国产机产生噪声异常的主要噪声源，测试结果表明，国产机噪声异常主要是由于不稳定造成的。     

活塞式发动机

活塞发动机也叫往复式发动机,是一种利用一个或者多个活塞将压力转换成旋转动能的发动机。活塞发动机是热机的一种,靠汽油、柴油等燃料提供动力。活塞航空发动机是为航空器(飞机、直升机、气艇等)提供飞行动力的往复式内燃机,并由它带动螺旋桨产生拉力(推力),其功率用马力表示,其燃料是汽油。装备活塞发动机的飞机也可叫作活塞式飞机。     

高超声速脉冲风洞中带燃料的超燃冲压发动机模型试验

给出了在ITAM最近投入使用的高超声速脉冲绝热压缩风洞AT-303中进行超燃冲压发动机模型实验的结果.实验马赫数M∞≈8,运行时间τ=50~60 ms,雷诺数范围Re1∞=2.7×106~4.0×107,模型表面的边界层自然转捩.在实验中,模型中有燃料供给:把气态氢以超过化学量比率的空气燃料因子注入到燃烧室.提供了足以发生氢燃料自点燃的流动条件.测量了沿进气道楔型压缩面和整个发动机通道上的纵向压力和热流分布.所获数据与同一模型在热射流风洞IT-302M(实验马赫数M∞≈6,8,运行时间τ=100~120 ms,雷诺数范围Re1∞=(1.3~1.8)×106,进气道压缩面和侧压缩面进行了边界层转捩).结果表明:实验模型发动机在两座风洞中进行实验所获得的流态类型相同.发动机刚刚启动时,在进气道入口及其下游的发动机通道内形成超声速流.注入氢后,首先在燃烧室内形成平均流速是超声速的燃烧流动.之后,在燃烧室出口出现热拥塞现象、在进气道扩压段产生伪激波流态.在两座风洞中进行了进气道和发动机通道的流动特征试验,获得了令人满意的结果.     

瞬时畸变DC_θ的最大值预估

本文依据文[1]中提出的最大瞬时畸变值估算方法的基本思想,给出了具有极值运算的畸变指数DC_θ的最大瞬时畸变值的预估思路,从而使文[1]预估方法不独适用于美国P&W公司给出的一类畸变指数(K_(A2),K_(rad),K_θ),同时也适用于英国罗·罗公司给出的具有极值运算一类的畸变指数DC_θ等。文中还讨论了考虑脉动压力相关、瞬时畸变的概率分布等因素对DC_θ最大瞬时畸变值预估的影响,结果表明可提高预估精度。     

直列型发动机汽缸数对往复直线运动惯性力的影响

一、往复直线运动惯性力的概念活塞发动机的曲拐机构在曲轴等速旋转时 ,曲拐机构的往复直线运动是变速的 ,存在加速度ａ ,因此必然会存在着维持原状态的惯性力。惯性力的大小等于质量与加速度的乘积 ,方向与加速度方向相反 ,即Ｆ惯 =-ｍａ。经推导可知 ,往复直线运动的惯性力与发动机转速成正比。现代发动机的转速很高 ,Ｆ惯 的值就很大 ,最大值可以达到几千千克。惯性力的存在将导致发动机的振动并使曲拐机构承受的力增大且方向不断变化 ,极易导致机件损坏。二、直列型发动机往复直线运动惯性力的推导(见图 1)1 往复惯性力的表达式(1)位移…     

大型火箭发射时发动机噪声预示方法研究

用发动机等效出口直径做为特征尺寸,并假设出口参数相同(实际上,对同一类型火箭发动机,出口参数很相似)。用出口直径对观测点位置进行规一化,用出口直径和推力对声压级规一化,考虑到在声传播过程中,大气衰减与频率的二次方成比例,高频声波比低频声波衰减快,在喷口附近频谱的谱峰频率较高,在远离喷口处,谱峰频率移向低频,实测结果也是如此,因此引出了一个规一化谱形修正因子,连同出口直径一起对频率进行规一化。最后由‘数据’火箭的实测数据得到了三条曲线。对误差做了分析,并对部分误差提出了修正方法。可给出新火箭任一位置的总声压级和三分之一倍频程频谱。     

近地点变轨固体火箭发动机平衡试验

对长二捆近地点变轨固体火箭发动机动平衡用校验转子、工装、空载／满载发动机、卸载／不卸载发动机以及有无喷管发动机等各种状态下动平衡参数进行了试验研究，并对其动平衡在数进行了理论计算。     

旋转阀式脉冲爆震发动机非稳态进气过程数值模拟

利用动态网格技术对旋转阀式脉冲爆震发动机非稳态进气过程进行了数值模拟,获得了旋转阀关闭过程中爆震管内的流动特性及扰流器对流动特性的影响规律.结果表明:旋转阀关闭过程中在其后的爆震管内产生回流区,随着关闭区域的增大回流区长度增大,但不会超过3倍的管径.安装了扰流器后,回流区被局限在旋转阀与第一个扰流片之间.在旋转阀关闭过程中第二片扰流器后气流湍流扰动强度与分布规律没有受到太大的影响,旋转阀完全关闭后,爆震管内的强湍流迅速衰减,且整个爆震管内的湍流强度趋于一致.     

拧紧力矩对典型管接头密封带宽度影响研究

基于有限元分析软件 Abaqus/Standard,本文建立弹箭体上一种典型管接头的轴对称模型.计算通径为2mm 的管接头在4~16N·m 拧紧力矩作用下密封带宽度.为了验证计算结果的有效性,采用显微镜测量2件管接头在相同拧紧力矩范围内密封带宽度.结果表明密封带宽度的仿真计算和试验结果能较好吻合.此外,本文建立管接头拧紧力矩与密封带之间关系,为工程中管接头拧紧力矩的确定提供理论依据     

航空橡胶密封制品泄漏因素及预防措施

本文通过对密封制品基本要求的介绍,从介质、压力、温度、速度、粗糙度以及安装要求六个方面,说明了影响航空橡胶密封制品泄漏的主要因素及预防措施。     

航天器密封舱加筋壁板碎片撞击监测技术研究

航天器密封结构在轨长期运行期间会受到空间碎片撞击,使密封结构出现不同程度的损伤。如果这些损伤不能被及时检测出来并采取相应措施,可能会带来灾难性的后果。对碎片撞击进行监测可以为航天员采用正确修复方案提供依据。本文利用基于超声导波的结构健康监测技术感知空间碎片对航天器密封结构的撞击。首先,在 Abaqus 有限元仿真软件中,用不同速度的钢球冲击模拟真实的冲击形式。具体分析了超声导波在该壁板结构中的传播特性。用小波变换的方法进行信号处理,据此提取了合适的冲击监测所需的信号频率。其次,设计了一种基于信号互相关分析的冲击成像算法确定撞击位置。比较了不同压电传感器网络定位准确度以及监测效率,选择了一种可靠的组网形式进行监测。最后针对航天器壁板,在实验室环境中验证了该算法的有效性。实验结果表明,该监测系统具有良好的准确性与可靠性。     

航空发动机任务可靠性模型建立方法研究

任务可靠性模型是用以估计产品在执行任务过程中完成规定功能的概率,描述完成任务过程中产品各个单元的预定作用,用以度量工作有效性的一种模型。航空发动机作为复杂的机电产品,其使用功能和使用环境都较为复杂,行业内缺少航空发动机任务可靠性模型建立方法或指南。本文结合某型航空发动机的工程研制工作,尝试按照通用的任务可靠性模型建立方法,研究建立方法中各项分析工作的目的和意义及其相互之间的输入输出关系,摸索出适合工程应用的航空发动机任务可靠性模型的建立方法。     

玻璃钢壳体在内压下封头赤道附近应力分析

本文以线弹性薄壳有矩理论为基础,对固体火箭发动机玻璃钢壳体在静内压下,封头一裙部一筒壳体连接处封头上的应力状态作了理论分析计算和试验测试,两者比较基本符合。文中指出:对无裙连接可以实现无矩连接;对有裙连接不能实现无矩连接,但合理选择封头主曲率半径和裙部厚度,或者采取用复合材料裙则可使该处封头上的应力状态得到很大地改善。     

基于相关性分析和神经网络的直接推力控制

传统的发动机控制是将一些可测量参数作为被控制量,如转速和压比,因为可由它们推算出推力。但由于推算的过程不准确,为保证发动机安全运行,在发动机的设计过程中常常保留了较大的裕度。而直接推力控制可以降低这些裕度,充分发挥发动机的性能。针对在飞行中推力无法直接测量的情况,本文使用了相关性分析和神经网络技术设计了非线性推力估计器,使用若干测量参数作为输入,实时计算出发动机的推力值。并针对发动机使用的实际情况,使设计出的估计器不但可以估计额定发动机的推力,而且可以估计非额定发动机的推力。在仿真结果中,估计出的推力跟踪上了正常和非额定发动机的推力。