高涵道涡扇发动机在高温高原机场工作的特点

高涵道涡扇发动机以其优越的高亚音速经济性能、起飞推力性能和可靠性,广泛应用于大型民航机上.随着推进技术的不断更新和发展,涡扇发动机的性能也日趋完善.但外界条件对涡扇发动机的性能影响较大,特别在高温、高原机场工作时,发动机性能将变差,这就对机组的使用提出了更高的要求.本文在分析大气条件对涡扇发动机性能影响的基础上,提出了在高温、高原机场使用发动机时机组应注意的问题,对正确使用发动机,确保飞行安全具有一定的作用.     

基于改进灰狼优化算法的涡扇发动机性能/喷流噪声综合优化控制研究

为保证整个飞行过程中满足噪声适航标准和飞行器的安全性,需要按照最严苛的噪声要求进行发动机设计,并留有很大的安全裕度,因而导致发动机的性能潜力未能得到发挥。本文对传统灰狼算法进行了改进,提出自适应概率变异策略,在优化过程中调整狩猎模式,提升了算法的全局搜索能力;基于该算法开展涡扇发动机性能/喷流噪声综合寻优控制研究,根据不同飞行需求对航空发动机性能进行优化,获得最佳控制量,在满足安全性和噪声指标的同时,提高发动机的性能。仿真结果表明,改进后的算法具有更好的全局寻优性能,最大推力模式下可提升推力13.45%,最小油耗模式可降低油耗3.19%,最低涡轮前温度模式可降低涡轮前温度2.07%。     

面向客机总体设计的涡扇发动机分析模型

建立一种用于估算涡扇发动机特性的工程分析模型,该模型以涡喷发动机推力估算模型与涡扇发动机效率分析方法为基础,引入高涵道比涡扇发动机的循环分析方法进行修正。利用该模型可以获取涡扇发动机的推力和油耗特性,进而考察总体循环参数对发动机性能的影响。通过与文献验证数据对比,判定了分析模型的精度。该模型只需要输入少量参数就可以快速完成计算过程,适合于飞机总体设计阶段,可以评估涡扇发动机参数对飞机性能的影响。     

发动机复合模型及其在飞/推综合优化控制中的应用(英文)

研究了飞/推综合控制系统的在线优化实时性问题。提出将机载发动机复合模型与序列二次规划(Sequential quadratic programming,SQP)算法结合应用于飞/推综合优化控制的策略。首先,设计适用于全包线范围并可大幅度缩短优化时间的发动机稳态复合模型,然后基于SQP算法将该模型应用到发动机性能寻优控制中,包括最大推力和最小油耗优化模式,从而更加有效地完成各种不同的飞行任务。通过飞机巡航、平飞加速等仿真实验,表明了该优化控制方案能够在具有较好优化效果的前提下,明显提高飞/推综合控制系统的优化实时性。     

基于BP神经网络的民航飞行安全风险评估

随着民用航空的发展,民航飞行安全受到更广泛的关注,进行飞行安全风险评估对于提高飞行安全水平有着重要意义。为了评估飞机飞行所面临的风险,在民航飞行事故鱼骨图的基础上,利用层次分析法建立了民航飞行安全风险评估指标体系,进而确定各因素间的权重。以权重数据作为输入,利用BP神经网络对权重数据进行分析,建立了基于BP神经网络的民航飞行安全风险评估模型,采用四级评估体系对输出结果进行评估。通过算例仿真验证了该模型在民航飞行安全风险评估中的有效性。     

基于Copula的民航发动机性能参数阶段可靠性评估

民用航空发动机的性能参数状态呈现多阶段变化特性,目前性能参数状态的评估方法不能有效利用状态监控大数据准确识别其对民航发动机性能的影响,据此提出一种新的考虑民航发动机性能参数状态动态演变阶段相关性的可靠性评估模型。模型根据变点分阶段的特性利用动态Wiener过程对民航发动机性能参数状态进行表征,利用Copula函数建立阶段性动态Wiener过程的联合概率分布函数模型,同时结合民航发动机性能参数状态演变的首达阈值的数学性质,利用蒙特卡洛仿真抽样法进行可靠性评估。利用航空公司实际的状态监测数据验证所提模型的优越性,结果表明,相较于不考虑演变阶段间相关性的模型,所提模型对评估民航发动机性能参数的状态可靠性的平均误差降低了约12.9%。     

民用涡扇发动机慢车状态对发动机性能的影响

慢车是指发动机能够保持稳定工作的最小转速状态。慢车状态是涡扇发动机的一个重要工作状态，主要用于发动机起动后暖机、飞机在地面滑行、最后进近和着陆阶段。目前民航客机飞行过程中，大量地涉及到涡扇发动机慢车状态的使用，已经不仅仅局限于慢车状态的推力性能和经济性，更多的是与发动机的稳定性、可靠性功D速性和飞机有关系统的工作密切相关。因此，进一步讨论涡扇发动机的慢车状态对发动机性能的影响是十分必要的。1、慢车状态的燃烧稳定性当发动机处于慢车状态时，压气机的增压能力较弱，进火燃烧室的温度和压力较低，使得燃烧区…     

基于MATLAB的飞行模拟器发动机地面启动过程仿真建模

简要介绍了飞行模拟器中发动机地面启动过程的特点。重点分析了发动机地面启动过程的建模方法,以保证满足飞行模拟器对发动机系统地面启动过程仿真精度的要求。本文以某民航飞机涡轮风扇发动机为例,建立了飞行模拟器的发动机地面启动过程数学模型,并运用MATLAB对其进行仿真建模。研究结果表明运用MATLAB对本文提出的数学模型进行仿真建模,其仿真精度可以达到飞行模拟器对发动机启动过程的精度要求。     

激波风洞超燃冲压发动机推力测量技术研究

为满足高马赫数超燃冲压发动机研制的需求,在激波风洞中开展了超燃冲压发动机推力测量技术研究工作,采用压电式推力测量天平测量了超燃冲压发动机模型上的推力。根据试验模型的受力特性进行了天平设计与校准研究,并在激波风洞中开展了验证性试验。在天平设计中,采用有限元力电耦合分析方法对天平性能进行了预估。分析结果表明:天平主分量的灵敏度可达到17.447 mV/N,一阶振动模态可达到1022.40 Hz。在验证试验中,分别测量了超燃冲压发动机模型在喷注和不喷注燃料条件下的推力。试验结果表明:在2种试验状态下,发动机阻力差值最大约220 N,说明设计的压电式推力测量天平可分辨出不同试验条件下作用在发动机上的推力大小。     

一种小长高比组合发动机喷管气动设计及性能分析

在强几何约束条件下,对一种Ma=0~6.0的小长高比组合发动机喷管气动设计开展了初步研究。采用特征线法设计程序开展了喷管型线设计,并对设计点马赫数选取、三维侧向膨胀角、喷管双通道相对位置对喷管气动性能的影响开展了研究,给出了兼顾空间有效利用与喷管气动性能的喷管气动设计方案。数值模拟结果显示:降低设计点马赫数可以改善组合发动机喷管在低马赫数飞行时的性能,避免喷管出现严重过膨胀;喷管保持出口高度不变时,随着侧向膨胀角的増大,其高马赫数气动性能较优,而低马赫数气动性能下降严重。涡轮/冲压发动机喷管出口相对位置对并联布局组合发动机喷管转级点气动性能影响较大,且存在一个最佳位置布局,使得转级点达到最优的推力性能。获得的组合发动机喷管在设计马赫数下的推力系数约为0.920,模态转换过程流场平稳过渡,推力系数不低于0.918。     

亚声飞行Ma数变化对脉冲爆震发动机性能影响

采用经验数据和数值计算相结合的方法研究亚声飞行Ma数变化对带气动阀的脉冲爆震发动机(Pulsedetonation engine,简称PDE)的性能影响。分别计算了飞行Ma数在0.52,0.71,0.82和0.93时对PDE工作频率、推力和油耗的影响。计算表明当飞行Ma数从0.82增加到0.93时,频率上升11.1%,推力上升25.0%,油耗下降6.2%;而Ma数从0.82减小到0.52时,频率下降31.0%,推力下降43.6%,油耗增加14.8%。因此飞行Ma数变化对预估飞行器在亚声阶段的加速性能有较大的参考价值。     

超声速状态下航空发动机部件蜕化参数估计与性能恢复控制

为解决超声速状态下航空发动机部件蜕化参数估计与性能恢复控制的难题,基于改进卡尔曼滤波器,通过一种三维插值方法实现超声速状态包线范围内的发动机部件蜕化参数估计。而航空发动机性能恢复控制是在常规内环控制转速的基础上增加了外环控制回路,该回路主要包括推力估计模型与外环控制器两部分。基于最小二乘支持向量回归机设计了一种推力估计模型,其输入采用特征选择算法筛选推力估计模型的最优输入,相比于传统的不经选择的推力估计模型,精度有较大提高。设计了外环模糊PI（Proportional integral）控制器自适应调节内环转速指令来实现蜕化发动机性能恢复的目的。最后通过超声速状态下的数字仿真,验证了上述发动机部件蜕化参数估计与性能恢复控制方案的有效性。      

基于6σ设计的复合推力高速直升机总体参数多目标优化

针对复合推力高速直升机总体设计阶段总体参数的选择问题,提出一种提高可靠性和鲁棒性的基于6σ设计的改进多目标遗传算法优化方法。采用叶素理论和数值积分的方法分析计算了复合推力高速直升机气动及飞行性能,并以此为基础建立了约束函数和初步目标函数模型;将6σ设计融入改进的多目标遗传算法中,构造最终目标函数;在给定有效载荷设计要求下,对复合推力高速直升机总体参数进行了多目标优化设计。该方法获得了所需的Pareto解,优化后的复合推力高速直升机飞行性能相对原机有了较大改善,算例结果表明该方法有效可行。     

脉冲燃烧风洞及其在火箭和超燃发动机研究中的应用

近期美国X-43A的飞行试验数据表明脉冲式风洞能够预测飞行性能。中国空气动力研究与发展中心(CARDC)20多年来一直在发展各种脉冲燃烧风洞技术及其在火箭高空羽流、超燃发动机研究中的应用。典型的四喷管火箭底部挡板采用涡轮废气排气方案能大大减少底部热流，这是脉冲式风洞的成功应用成果；在60-80ms脉冲燃烧风洞中首次进行了室温煤油燃料的超燃模型发动机试验，测量了发动机内流道中壁面压力和发动机推力，比较了脉冲式风洞和连续式风洞的试验结果。研究表明：在M=5、6试验条件下，煤油自发点火延滞时间约4ms，因而工作时间为60-80ms的脉冲燃烧风洞能够十分经济奏效地进行超燃模型发动机研究。笔者亦介绍了正在研制中的大口径脉冲燃烧风洞方案。     

航空发动机状态监控

现代航空发动机是视情维护发动机,其维护思想和方法与定期维护发动机完全不同.本文通过对视情维护发动机的普遍规律和原理的分析,通过典型的性能趋势监控软件SAGE(System for the Analysis of Gas turbine Engines)引出了航空发动机的视情维护方法和状态监控原理.通过对民航各航空公司的大量调研、数据收集、整理和分析,得出了基于趋势的维护方法的经验数据,它对航空公司的航线维护,安全飞行和经济运行具有重要的指导作用。     

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。     

碳氢燃料超燃研究与应用

通过分析与试验表明 ,技术风险小、性能可靠、近期能够实现的、以煤油为燃料的弹用冲压发动机是一种适宜于飞行Ma =6左右的高超声速导弹的推进装置。采用尾喷管几何喉道可调的方法 ,有利于提高煤油冲压发动机亚燃工况的性能 ,满足飞行器对低马赫数 (Ma=2 5左右 )接力与加速状态推力特性的要求。以煤油与氢为燃料的双燃料冲压发动机具有广阔的应用前景     

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。     

基于物元分析法的民航系统安全评价

为了对民航系统进行安全性评估,建立了评估指标体系和评估方法。采用物元分析法计算由飞行、航空保障、维护与维修、管理4个子系统组成的人-机-环-管的民航系统安全关联度。文中以评价民航系统安全为目标,在建立民航系统安全评价指标体系的基础上,应用物元分析法量化这些评价指标,把民航系统作为一个待评的多维物元,建立物元分析与评价模型进行分析,并通过实例说明该方法的应用过程,由此验证该方法的可行性和有效性。     

航空发动机气路故障诊断研究现状与展望

航空发动机气路故障诊断是通过对发动机系统、部件的气路参数进行分析,以识别气路部件性能退化或故障的主动过程,是提高飞行安全性和可靠性、降低发动机维修成本的重要途径,当前已成为飞行推进技术研究领域的热点。本文较为详尽地阐述了发动机气路故障诊断技术的发展历程;讨论了发动机气路故障诊断的主要方法,包括基于线性/非线性模型的诊断方法、基于数据驱动的诊断方法、基于信息融合的诊断方法等,评述了这些方法的优缺点;最后指出了气路故障诊断技术中的关键技术和难点,并对未来的发展趋势进行了展望。