液氢泵次同步进动问题的解决方法

液氢泵一般在超临界状态下工作,次同步进动是液氢泵转子动力学系统设计的关键问题之一。本文讨论一种解决内阻尼诱导的次同步进动的方法。我们通过对于典型液氢泵的分析、讨论了弹性支承的位置和刚度对转子动力学系统模态特性参数和次同步起始转速的影响;讨论了弹性支承提高次同步起始转速的机理和从次同步进动角度设计弹性支承的基本方法。典型液氢泵的理论分析和试验结果基本一致。     

氢涡轮泵转子不稳定因素分析

通过实例说明，液氢低温下钢和铝材料收缩量不同所引起的转子松动可能是氢涡轮泵次同步进动的主要原因。     

航天工业部第八情报网在昆明召开飞行器结构强度与环境工程计算机应用技术交流会网务会议同时举行,确定了今明两年的技术交流活动安排

航天部第八情报网于1982年12月2日至8日在昆明市召开了飞行器结构强度与环境计算机应用技术交流会。会议由网长单位七○二所主持,参加交流会的共37个单位,75名代表。与会代表提供了44篇技术报告。这些技术报告涉及了当前试验工作和预研工作中遇到的实际问题,如高压燃料涡轮泵转子次同步进动课题的算题,锥壳静强度有限元分析,静动热试验数控技术的研仿,飞行试验数据计算机处理的编程经验介绍等等。这些技术报告反映出我网广大科技人员应用计算机的水平有了明显的提高,在解决实际科研、生产问题,加快     

次同步进动的识别和消除

一引言近代涡轮泵的特点是高功率重量比,工作转速越来越高,液氢涡轮泵是典型代表。由于受到轴承 DN≤2×10~6和密封摩擦速度≤150米/秒的限制,轴的直径不能很大,一般泵都在超临界状态下工作。超临界状态下轴对于不平衡质量的响应很小,工作比较平稳;但是也提出一些新问题,例如发动机起动和关机时通过临界转速共振区问题,轴的弯曲变形对转子动不平衡度的影响,特别是次同步进动问题。     

尾流作用下对转涡轮叶片振动的流固耦合数值分析

采用对转涡轮设计可以提高喷气发动机的推重比.本文应用ANSYS/CFX软件,采用流固耦合数值分析方法对低压涡轮转子叶片进行了分析.对一定的涡轮工况,得到了高压涡轮转子叶片尾流作用下的低压涡轮转子叶片振动的应力和变形变化规律.采用傅里叶变换,对流体激励力、叶片应力及变形相应进行频谱分析,结果表明:在复杂来流激励下,叶片的第一阶振动较易被激起;但高阶振动响应不可忽略;而且叶身温度场不同,被激起的振动阶次也不同.     

氢涡轮泵转子非线性振动

弹性支承设计应该满足临界转速与工作转速间离和转子定心两方面要求。试验和分析结果表明，眼位器的非线性效应使临界转速增大，可能使临界转速与工作转速靠近，此外还可能诱发转子次谐波振动，因此限位器不适于氢涡轮泵转子定心设计。     

高压涡轮动叶内部冷却结构的改进设计

对某型高压涡轮动叶的内部冷却结构进行了详细的分析,提出了具体的改进方案,并利用有限元方法对改进前后的方案进行了叶片温度分布计算分析。结果表明,在相同冷却空气流量比的条件下,叶片尖截面表面最高温度降低了33°C,截面温差减小了131°C,改进效果明显。同时,改进后的冷却结构有效降低了叶片进口压力,提高了预旋喷嘴压比,减轻了高压涡轮转子的重量,达到了增加发动机推重比,减少冷却空气泄漏量,改善发动机性能的目的。     

氢涡轮泵转子轴向振动

若氢涡轮泵转子轴向固有频率低于工作转速，可能发生轴向共振与自激振动。报告研究轴向振动的机理和消除方法。     

基于流-固耦合方法的涡轮叶片热应力仿真

为真实模拟超高速转子的工作性能,必须对涡轮叶片进行流体-热-结构耦合分析。将有限元软件中提供的流-固耦合仿真技术应用到涡轮叶片瞬态传热计算中,利用ANSYS CFX建立了涡轮叶片与高温燃气的流-固耦合传热模型,该模型既包括了固体与固体之间的接触传热,也包括了流体与固体之间的耦合传热。以某涡轮转子为例进行了流-固-热耦合分析仿真计算,获得叶片的瞬态温度场分布和热应力。在此基础上结合整个涡轮叶片的实际工作状况对其模拟结果进行定性分析,验证其分析方法的可行性,为实际涡轮叶片设计优化提供了理论依据,有助于叶片加工工艺方法的改进,其分析方法对类似问题的处理也很有借鉴意义。     

波转子对小型燃气涡轮发动机性能的影响

波转子是一种自冷却动压交换设备,具有提高各种发动机和机械的性能与运行特性的特有优势。本文建立基于波转子技术的小型燃气涡轮发动机热力循环分析模型。研究了压气机、涡轮压比、燃烧工作条件变化等5种热力循环方案情况下波转子技术对小型燃气涡轮发动机性能的影响。探讨波转子嵌入燃气涡轮发动机后导致燃烧室工作环境的变化规律。在相同压气机压比、相同涡轮进口温度热力循环方案情况下,波转子技术提高燃气涡轮发动机性能最高,获得了基于波转子技术小型燃气涡轮发动机最佳性能优化区和燃烧室工作环境变化规律。     

圆锥电磁转子系统耦合特性和控制

提出了圆锥电磁轴承的耦合动特性概念，并明确给出了其定义，在此基础上，建立了五自由度圆锥电磁轴承转子系统动力学耦合模型，进一步分析了圆锥电磁轴承耦合特性对系统最优控制器的影响。     

装有重新设计燃料泵的YLR87-AJ-5火箭发动机涡轮泵瞬态试验及有关推进设备

试验目的已经达到了。两次试验是以抽吸侧脉动情况下作的,另一次试验是在排泄侧脉动情况下作的。重新设计燃料泵瞬态试验结果与产品燃料泵试验结果作了比较。从分析大力神Ⅱ纵向振动有关参数和减少纵向振动角度来看,比较起来,重新设计的泵显示出此产品泵有更显著的优越性。分析采用重新设计燃料泵对总系统的影响时,必须联系氧化剂系统。     

资本主义国家涡轮泵

本文根据已经公开的涡轮泵的技术数据,对涡轮泵的发展概况作了估计。介绍了两种较典型的涡轮泵的构造方案,并对其优缺点及用途作了对比。本文比较详细地叙述涡轮泵的主要元件之一——离心泵,指出气穴现象对离心泵工作的严重影响。此外,对于防止气穴现象的方法,气穴诱导器以及制造离心泵的先进技术等方面,分别作了描述。 本文介绍现代水平的附件涡轮的形式,分别指出了其适用场合,除了提到径向涡轮和轴向涡轮外,还介招了阻力涡轮,同时简要地阐明现有涡轮泵的调节系统大致上有两类:冲压式发动机上来用的具有电动式机构或液压控制机构;火箭发动机上采用的超速控制、推力控制和推进剂组成比控制器。最后将设计参考用的各种涡轮泵的性能数据编为附录。     

超低温环境下的振动测量

研究液氢涡轮泵这类系统的动特性,需要解决在超低温环境下的振动测量问题。美国ENDEVCO公司已研制出专门的超低温振动传感器。为了及时地解决某典型液氢泵的测振问题,我们用PZT5材料做的普通压电振动传感器和电压放大器组成的测振系统成功地解决了-220℃环境下的振动测量。一,原理和方法在常温条件下,如图1所示电荷测振系统的输出电压     

一种使实验模型同步正弦平动和转动的新方法

由单片机控制步进电机的步进时间,实现了实验模型按正弦规律同步地平动和转动。叙述了实验装置的机械结构和控制器电路及软件编程要点,同时还对实验结果进行了分析。     

高速转子——支承结构系统动力学的缩尺相似设计方法研究

基于相似理论提出了一种高速转子—支承结构系统动力学的缩尺相似设计方法。以某型涡轴发动机燃气发生器转子—支承系统总体结构为研究对象,考虑结构的动力学特性相似,建立了几何尺寸参数、支承刚度的缩尺比例,使缩尺后的转子—支承系统与全尺寸的原型相比,具有临界转速成比例、转子振型保持一致的动力学特性;随后,基于该缩尺模型,指导了供实验室使用的航空发动机整机试验器转子—支承系统的结构设计;最后,建立了整机试验器转子—支承系统的"超模型"并进行仿真计算,结果验证了该相似设计方法的合理性和有效性。     

航天飞机的结构强度与环境问题

本文简要介绍了美国航天飞机研制中,在结构强度与环境工程方面所进行的部分工作概况。文中对热、声、咏动压力、振动、推进剂晃动、纵向耦合振动、泵转子动力不稳定、阵风、气动弹性、复合材料及金属材料应用等问题的引出及其解决作了扼要介绍。     

基于装配工艺优化的某发动机转子初始不平衡量控制技术（英文）

某航空发动机转子装配后初始不平衡量分散度大,严重影响了该转子的装配效率。为降低分散度,合理优化转子装配工艺,首先假设转子单个零件装配时完全同心,开展了单个零件不平衡量对转子动力学特性的影响分析。理论分析发现,影响该特性的主要零件是压气机一级盘和燃气涡轮二级盘,需减少其在装配状态的不平衡量。但是,由于转子平衡面也设置在这两个位置,在转子动平衡时需要去料或者配重,这在单个零件不平衡量的控制上是矛盾的。为此,进一步假设单个零件没有不平衡量,但在装配时存在偏心,开展了由偏心引起的不平衡量对转子动力学特性的影响分析。经过分析和试验验证发现,在装配过程中通过调整中心拉杆周向相对位置来控制离心叶轮在装配状态的跳动量,可以降低整个转子初始不平衡量。该装配工艺简单有效,适用于中心拉杆预紧的转子,具有工程实际应用意义。     

低压涡轮导向器开度对变循环发动机的影响

建立了变循环发动机整机模型并对可变几何低压涡轮特性进行修正，研究了低压涡轮导叶开度从-6°～6°时对各部件以及发动机整体性能的影响。结果表明：随低压涡轮导向器角度变大，低压涡轮进口折合流量增大，不论低压涡轮导向器开大或关小，高、低涡轮效率均下降；随导叶开度增大，高压涡轮膨胀比增大，高压轴功率增大，高压压气机（High pressure compressor,HPC）与核心机驱动风扇级（Core driven fan stage,CDFS）压比增大；双外涵模式下涡轮导叶角度为0°时单位推力最大，单外涵模式下涡轮角度为-1°时单位推力最大。     

超高速机械密封副离子注入与摩擦学特性研究

超高速机械动密封需满足CZ-5运载火箭伺服系统中涡轮泵可靠性及寿命指标要求。离子注入作为重要的金属材料表面改性技术,对有效改善机械密封副旋转环表面摩擦磨损特性至关重要。在对密封动环表面离子注入可行性研究的基础上,提出了对其密封副配对摩擦磨损特性进行综合验证的试验方案。通过选取常用典型石墨与旋转金属环配副进行干磨条件下的试验测试,改变线速度、端面比压,使用摩擦磨损试验机对比分析了配对摩擦副的摩擦磨损特性,系统研究了载荷和转速对密封副配对摩擦系数的影响规律,揭示其密封摩擦学特性。通过机械密封在温度应力下的工作可靠性分析以及密封副整机稳态工作性能验证,为超高速涡轮泵的寿命与可靠性试验验证提供了一个合理的、高效费比的技术途径。