国家自然科学基金重大研究计划“面向发动机的湍流燃烧基础研究”简介

<正>发动机是战机、舰艇、坦克、导弹、航天器等装备的"心脏",发动机自主研制是国家意志和战略需求。燃烧是发动机的动力来源,发动机面临的污染物排放、喷嘴积碳、叶片烧蚀、慢车熄火、高空再点火、爆震、振荡燃烧等一系列问题均可归因于湍流燃烧问题,其核心是湍流与化学反应的相互作用。     

贫燃熄火实验预测方法综述

贫燃熄火（Lean Blowout,LBO）属于一类特殊的不稳定燃烧现象,往往导致严重后果。因此,及时准确地预测出贫燃熄火现象是实现燃烧稳定性控制的一个重要前提。本文综述了2000年以来,基于化学发光信号、可见光谱颜色信号、温度信号、声压信号和离子电信号预测LBO的原理,以及其采集方式和各自特点。接着介绍了将这些信号进行分析处理得到控制参数的5类方法,分别为统计法、阈值-事件法、频谱法、符号法和非线性动力学法,将这些方法进行综合比较,评价了其预测效果。最后从实际应用的角度出发,对贫燃熄火检测技术的未来发展提出展望。     

波音737NG引气剪刀差故障分析

波音737NG飞机引气系统作为飞机的重要系统直接影响着飞机空调、座舱增压、发动机和机翼的防冰。B737NG飞机引气剪刀差故障就是发动机引气系统出现性能衰减的初始表象并且经常被人忽视。本文通过分析典型的引气剪刀差故障,并在飞机缺少专用的引气测试设备时,提供快速的故障判断方法。     

CFM56-7B某级压气机叶片孔探检测数据分析平台

波音737NG系列飞机装载新型的CFM56-7B航空发动机作为其动力来源,逐步取代老一代的波音737-300、400、500型飞机。本文以CFM56-7B某级压气机叶片孔探(内窥镜)检测为例,建立叶片孔探检测数据分析平台,帮助孔探检测人员现场判断检测叶片是否能继续使用,缩短航空发动机检测时间,提高工作效率。     

工程构件疲劳寿命估算的三维临界域法

临界域法将缺口附近区域中某点、线或面上的应力特征值作为材料失效的判断条件,能较合理地解释缺口效应现象,因此被认为是一类具有工程应用前景的缺口件疲劳寿命估算方法。本文首先结合三维工程结构的实际特点,详细阐述了适用于三维结构的应力场强法和临界距离法,对其中若干参数进行了准确定义和描述。然后,本文分别使用这两种方法和名义应力法对某型航空发动机轮盘进行了疲劳寿命估算。结果表明,本文给出的适用于三维结构的应力场强法、临界距离法能很好地预测航空发动机轮盘的疲劳寿命;而且相比于名义应力法,预测效果更好。     

民航发动机视情维修决策方法

为了提供可行的民航发动机视情维修决策方法,首先介绍了民航发动机视情维修决策理论。基于可靠性和状态数据建立了比例强度模型,根据该模型实现了发动机最优预防维修间隔决策和拆换决策,并通过收集发动机运行役龄和状态数据,实现了发动机在翼时间预测。最后以某航空公司CF6—80C2型号的发动机机队为应用实例,研究发现完备的发动机运营数据是准确决策的关键。研究结果表明,这些视情维修决策方法有助于更好地控制发动机维修活动和在翼时间,从而减少风险和维修成本。     

基于LVQ神经网络模型的飞机故障分类诊断

为了能够快速诊断出飞机故障产生的原因,判断故障发生的准确位置,把LVQ神经网络模型和分类诊断理论运用到了飞机的故障诊断中,以飞机电子设备和发动机故障诊断为实例,验证了此方法的故障诊断能力.实践表明:基于LVQ神经网络模型的飞机故障分类诊断方法能够为机务工作者提供有力的辅助决策参考.     

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。     

采用自适应模型跟踪控制的发动机燃油控制系统含实物仿真

在航空发动机控制系统的研制、生产和使用中,各种仿真技术起到了十分重要的作用,尤其是包含控制器、传感器和执行机构实物的发动机控制系统含实物仿真。由于其能展现发动机控制系统的重要性能品质,从而已成为控制系统研制过程中的关键步骤。本文介绍一种基于微机数字控制技术的发动机燃油转速控制系统的含实物仿真,由于采用了自适应模型跟踪控制算法,故有效地提高了发动机燃油控制系统的含实物仿真精度,对增加整个发动机控制系统的含实物仿真置信度起到了重要的作用。     

航空发动机小时包修成本分析

发动机小时包修是控制发动机送修成本主要的商业模式.由于发动机原厂家和航空公司信息不对称,航空公司常常在包修协议中处于不利地位.本文分析了发动机小时包修的主要影响因素,但这些因素实质上是体现在发动机排气温度EGT上,提出了基于EGT的小时包修模型,有利于对各种系数矩阵的理解分析,针对具体机型可以利用载荷谱计算出系数矩阵.     

An Experiment on Cavitating Flow in Rocket Engine Inducer

An experiment for rocket engine inducer cavitating flow is conducted on a new experimental platform. The experiment platform,using water as working medium,can be used to investigate the steady and unsteady flows of cavitating and noncavitating turbopumps. The experimental platform is designed as a flexible and versatile apparatus for any kind of fluid dynamic phenomena relating to high performance liquid rocket engine turbopumps. Design details for the platform is introduced. Various extend of cavitation images and dynamic pressure impulse are obtained,which provides a reference for cavitating flow study in rocket engine inducer.     

某涡扇发动机主燃油通道模糊控制器设计

针对某型涡扇发动机的性能控制,设计了一种可进行多输入选择的开关式双模非对称、非线性段量化因子可自寻优的Fuzzy控制器.其可以在最大和加力状态对发动机状态进行控制,克服了一般模糊控制器因发动机转速动态响应变化快而不能进行实时调整和控制的缺点.该控制器输出与某涡扇发动机电子综合调节器的输出结果的实验比较表明:双模Fuzzy控制器设计简单,有较好的静态、动态特性,与实际输出比较误差较小,且具有很好的非线性校正作用,可作为实际发动机主燃油通道的数字控制器.     

引射器和TPS校准及试验研究

介绍了中国航空工业空气动力研究院(CARLA)飞行器动力模拟器校准箱系统的基本结构和组成、校准箱测控系统、试验方法和数据处理方法,给出了引射式动力模拟器和TPS在校准箱中首次试验的结果和讨论.结果表明,CARIA校准箱是先进的飞行器动力模拟器校准设备,可以满足对动力模拟器推力和质量流量的精确校准.     

基于动力特性的发动机支架设计方案对比分析

为满足高空变轨和射程要求,飞行器可以在末修级中增加发动机。发动机支架的作用便是为发动机提供安装平台,此支架在满足强度要求的同时,必须兼顾结构系统的动力学特性。本文针对上述典型的支架结构,利用有限元软件进行了仿真分析,讨论了几种可能的设计方案,并与振动试验结果进行了对比分析,对后续类似结构设计具有很好的指导作用。     

AC500飞机尾旋特性飞行试验研究

飞机机翼翼型选择、修型和优良的气动布局设计是保证飞机具有良好尾旋特性的关键。本文在详细介绍尾旋机理及适航合格审定要求的基础上,采用飞行试验方法对AC500单发正常类飞机尾旋特性进行了研究,结果表明:AC500飞机不会由失速无意中自动进入尾旋,必须经有经验的驾驶员有意操纵才能进入,未经培训的驾驶员难以操纵进入,且进入后容易改出。本文推荐的试飞方法可供其他小型民用飞机型号合格审定尾旋科目飞行试验借鉴。     

活塞式航空发动机悬摆式配重组件失效原因及预防措施浅析

为了保证发动机的振动平衡,在发动机曲轴上安装有消除振动的配重块。作为曲轴上的重要部件,若高速旋转的配重块失效,将立刻造成发动机连杆、汽缸、机匣等部件损坏,引起航空事故。本文针对已出现的活塞式航空发动机案例,分析了悬摆式配重失效原因,提出了相应的改进措施。     

畸变图谱的绘制

本文介绍了一种用绘图仪绘制畸变图谱的技术,並讨论了数值逼近方法及边界条件对图谱的影响。文中建议用二元三次样条逼近压力分布来求得密网格节点上的压力值。文中的绘图技术也可用来绘制温度畸变图谱和其他类型的等值图。     

法国MBDA爆震和连续爆震波发动机的研发(英文)

连续爆震波发动机(CDWE)可以弱化一般爆震发动机(PDE)对环境条件的要求,尤其是初始条件要求弱化简化了发动机结构。为了探讨CDWE用于空间发射器的可行性,MBDA与Lavrentiev学院联合进行了一些试验,研究了其工作模式和一些关键点。结果发现:这种发动机在非常小的装置中可提供可观的推力(275daN,条件:直径50mm,长100mm,航空煤油加氧气)。如果采用扩张型喷管,推力还可能增加。在现有尺寸下,插入式或气动锥喷管似乎是最佳设计,在同一流量下,发动机的矢量能力是解决姿态控制的一个方法。热流量非常大,但主要集中在喷射壁面,这一点将有助于在燃烧室内气化喷入的液体燃料。另外,做了初步试验来评估C/SiC复合材料在转动爆震波非常恶劣的机械环境下的性能。在这些研究以外,MBDA还设计了大尺寸地面实验装置来研究使用LH2/LOx混合物的连续爆震波发动机的所有相关问题。作为大尺寸研发的第一步,小尺寸的演示在2010年春季进行。     

一起典型的FJ44-1A发动机金属末故障分析

航空发动机滑油系统发现金属末意味着这发动机部件之间出现了过度磨损,这类故障严重影响飞行安全,必须查明故障原因并纠正。本文根据多次发动机热端部件检查的实践经验,对一起由于安装不当造成发动机轴承磨损的故障进行了分析,并总结了FJ44-1A发动机热端部件装配的若干经验。