发动机健康管理技术的研究进展

本文在总结国内外研究的基础上,阐述了发动机健康管理的研究与发展,对发动机健康管理技术进行分类,并详细介绍了发动机气路分析、机械系统的健康管理、耗材的寿命管理等研究进展,明确了信息在发动机健康管理中的关键地位。最后结合相关领域的发展动向,提出了发动机健康管理研究的趋势与方向。     

航空发动机进气温度畸变研究综述

进气温度畸变是影响航空发动机稳定工作的重要因素,本文首先概述了航空发动机进气温度畸变的来源,介绍了国内外围绕温度畸变引入机制开展的流动机理研究进展,总结了进气温度畸变对推进系统部件和发动机总体的影响。其次,分析了国内外现有的温度畸变模拟装置结构、工作原理与性能特性,介绍了利用畸变模拟装置开展机理研究与工程应用研究取得的进展。进一步,对比分析了各类温度畸变评定措施和评定标准,介绍了进气温度畸变测试环节涉及的关键技术。最后,列举了航空发动机进气温度畸变的抑制技术及针对温度畸变的发动机防喘控制技术,分析了各种技术的优缺点。航空发动机进气温度畸变研究对发动机抗温度畸变设计和测试具有重要的指导意义。     

航空发动机振动与平衡研究

转子不平衡引起的振动故障是航空发动机常见并且危害较大的故障,对发动机转子平衡是降低发动机振动的重要措施。本文主要以CFM56系列发动机为研究对象,介绍其静平衡和动平衡的基本原理和具体方法,为航空发动机相关维护以及振动平衡研究提供参考。     

火箭动力学建模中固体发动机混合梁模型研究

提出了固体火箭发动机混合梁模型建模方法,分别建立了固体火箭发动机三维模型、双梁模型和混合梁模型。考虑了推进剂的粘弹性效应,采用复频变模量模型描述推进剂,对三种模型进行了直接频响分析。以三维模型计算结果为标准,对比了混合梁模型和双梁模型的频响曲线,固体火箭发动机混合梁模型与三维模型频响曲线基本一致,而双梁模型与三维模型频响曲线差别较大,证明了与双梁模型相比用混合梁模型模拟固体火箭发动机是更准确的。     

冲压发动机力学环境特点分析

利用某冲压发动机直连试车试验力学环境测量结果,分析总结了冲压发动机的噪声、振动以及冲击等环境特点和规律,并与常规固体发动机进行了对比,最后与飞行振动环境进行了天地相关性分析,印证了DEF STAN 00-35标准中"强烈建议必须根据飞行测量结果确定冲压导弹的振动试验条件"的结论,可为冲压飞行器的力学环境设计提供参考。     

高温高原机场发动机起飞增推力装置分析

介绍了影响航空发动机起飞推力的主要因素,总结了外界温度、排气温度与推力之间的关系。介绍了新型增推力技术BUMP的基本情况和原理,对某型发动机在高温机场使用与未使用BUMP技术的相关数据进行了比较,并总结了使用增推力技术时应注意的问题。     

航空发动机进气系统结冰、冰吸入及结冰保护的合格审定

根据航空发动机进气系统结冰的机理,介绍了涉及进气系统结冰、冰吸入以及结冰保护的适航标准,综合论述了合格审定符合性方法,地面及飞行试验结果判定准则等。     

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%。     

从随机振动信号中分离出周期分量的方法

本文主要针对液体火箭发动机的随机振动,提出在谱分析时用变带宽的方法取代时域上用自相关函数确定信号的周期与随机分量,以及周期与随机分量分离的方法。用此方法确定的液体火箭发动机的振动特性基本上和美国公布的液体发动机的振动特性一致。液体火箭发动机的不稳定燃烧和脉动推力引起机械的振动,发动机的强噪声引起的声     

脉冲爆震火箭发动机应用基础问题研究进展

脉冲爆震火箭发动机是一种通过产生周期性爆震波获得推力的动力装置,具有热效率高、结构简单、适用范围广等潜在优点。在面向应用时,为了充分发挥脉冲爆震火箭发动机的优势,需要解决诸多理论及工程性问题。目前已有大量的研究正在建立统一的爆震推进理论体系,以期为基于爆震推进方式的问世奠定理论和技术基础。针对应用可能遇到的问题,介绍了国内外相关研究进展。主要内容包括:两相爆震发动机技术,短距低阻起爆技术,发动机性能优化以及PDRE样机实验。关于两相爆震发动机技术,主要介绍了液态燃料爆震燃烧时的速度损失,液态燃料的雾化以及与气态氧化剂的掺混,最新进展包括通过加热燃油提高其雾化性能,从而提高推进性能;关于短距低阻起爆技术,主要介绍了固体障碍物起爆、流体障碍物起爆、热射流起爆以及激波聚焦起爆这4种方式的最新进展,其中固体障碍物起爆技术最为常见,而采用流体障碍物起爆技术可以更多地降低起爆过程中的性能损失;关于发动机性能优化,主要介绍了部分填充效应、尾喷管技术以及高频控制技术,部分填充以及尾喷管的使用有利于推进性能的提升,但在设计理论上仍需要更深入的研究,目前采用无阀工作方式可以有效提高发动机的工作频率;关于样机集成,主要介绍了目前出现的脉冲爆震发动机样机以及相关实验研究。     

直升机防除冰系统人工结冰试验

为掌握结冰条件下直升机旋翼、发动机、进气道防除冰系统的性能规律,在不同液态水含量和大气温度下,开展了地面和悬停两种状态直升机人工结冰试验,研究旋翼、发动机、进气道防除冰系统在结冰环境中的相互影响。研究发现:受旋翼旋转影响,右发进气道较左发更容易结冰;发动机低功率状态下,防冰性能较差,状态升高后,防冰性能改善;旋翼结冰导致发动机状态升高,使进气道表面温度较无结冰时仍有上升。同时,旋翼上周期性的"结冰-脱除",导致发动机参数振荡,振荡周期受环境条件影响不大,而振幅与液态水含量近似呈线性关系。     

流阻渐变型后缘抑制BWB发动机噪声衍射实验研究

在翼身融合体（BWB）飞机外形布局中，利用机体部件对发动机噪声源的遮挡作用可以降低发动机对地面的噪声影响。流阻渐变分布的吸声材料可以有效抑制由于声压突然变化而导致的粒子振动速度变大，根据此边缘效应抑制机理，提出了一种新型流阻渐变型后缘来进一步降低BWB发动机对地面的噪声影响。为此，在具有全消声环境的0.55 m×0.4 m声学引导风洞中，利用"NACA0012翼型+旁侧圆柱"的简化模型类比翼身融合体飞机机体与背部发动机之间的外形布局，分别从经典声学和气动声学的角度探讨填充3种不同流阻率吸声材料的翼型后缘对旁侧噪声源衍射噪声的抑制效果，分析在不同来流风速下不同翼型后缘对另一侧声场噪声的不同影响。研究结果表明:旁侧噪声源在有翼型遮挡的情况下，噪声的声压级明显降低，最多能降低约5 dB；而将标准后缘分别更换为3种不同流阻渐变型后缘后，在不同程度上额外抑制了噪声组成中的衍射噪声，从而进一步降低了噪声；且降噪效果与流阻率正相关，其中流阻率最大的吸声材料降噪效果最好，能进一步降低噪声声压级约3 dB；可推测吸声材料流阻率在0~∞的范围中，降噪效果随流阻率r增加呈先增强后减弱的现象。     

一种发动机滑油磨粒形态测量与分析技术

滑油中磨粒的数量，成分和形态反映着机器零部件的磨损形式和磨损程度。计算机图象处理技术与铁谱分析技术的结合为机器磨损状态监测走出了一条新路。本文在发动机滑油磨粒显微形态测量的基础上，研究了特征磨粒的分类方法、讨论了磨粒尺寸的分布模型和参数估计手段，并结合实验提出两种发动机磨损状态监测的方法。     

全包线内航空发动机参数估计的神经网络实现

介绍一种特殊的前向神经网络——自联想神经网络（Ａｕｔｏａｓｓｏｃｉａｔｉｖｅａｒｔｉｆｉｃｉａｌｎｅｕｒａｌｎｅｔ－ｗｏｒｋｓ,ＡＡＮＮ）,然后将发动机参数在全包线、大范围工况下的变化规律与神经网络的非线性映射能力结合起来,开展了将ＡＡＮＮ应用于发动机全包线、大范围工况下参数估计的仿真研究。本文提出的选取测量矢量加入样本集的ＥＭＰ方法,有效地减少了样本集中样本矢量的数目,简化了网络的训练。用ＥＭＰ方法在全包线内仅用７４６组测量矢量作为样本集,在网络训练好后,任选包线内的一工况点作为算例运行发动机模型,所得各参数的稳态估计及动态估计的平均百分比误差＜０．５％。仿真结果表明,上述的参数估值方法是可行的,为进一步实现对发动机控制系统传感器的状态监视和故障诊断打下了基础。     

基于状态监测数据的航空发动机剩余寿命在线预测

针对现有基于状态监测数据的航空发动机剩余寿命预测研究未能综合考虑隐含退化建模和同步更新漂移/扩散系数的问题,提出一种基于状态监测数据的航空发动机剩余寿命在线预测方法。首先,基于非线性Wiener过程构建带比例关系的航空发动机隐含退化模型;其次,基于多台同类发动机的历史状态监测数据,对退化模型参数进行离线估计;然后,基于目标发动机的实时状态检测数据,利用贝叶斯原理同步更新退化模型漂移/扩散系数;最后,推导出航空发动机的剩余寿命概率密度函数。结合实例分析,验证了本文所提方法较传统方法具有更高的预测准确性与精度,具备潜在工程应用前景。     

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。     

A Generative Adversarial Nets Method for Monitoring Data Generation on Aircraft Engines

A sufficient sample size of monitoring data becomes a key factor for describing aircraft engines state.Generative adversarial nets(GAN)can be used to expand the sample size based on the existing state monitoring information. In the paper,a GAN model is introduced to design an algorithm for generating the monitoring data of aircraft engines. This feasibility of the method is illustrated by an example. The experimental results demonstrate that the probability density distribution of generated data after a large number of network training iterations is consistent with the probability density distribution of monitoring data. The proposed method also effectively demonstrates the generated monitoring data of aircraft engine are in a reasonable range. The method can effectively solve the problem of inaccurate performance degradation evaluation caused by the small amount of aero-engine condition monitoring data.     

无人直升机地面站系统组件化分布式设计与实现

无人直升机地面站开发是一个复杂的软件设计过程,提高其开发效率的关键在于有效地解决系统结构耦合和模块间实时通信问题。本文在CORBA事件服务机制和TAO实时通信服务品质的基础上,设计了用于Windows平台的事件提供者COM组件和事件消费者COM组件,实现了分布式无人直升机地面站系统组成组件对象间的解耦和实时数据通信。以事件提供者和消费者COM组件为分布式通信基础,以COM组件模型为实现手段,地面站各功能模块得以快速建立和调试。最终,分布式无人直升机地面站系统通过组件包容得以集成,系统的修改和升级也较以往更方便,说明了本文提出的将COM和CORBA相结合的组件化设计模式在构造复杂分布式实时应用系统方面具有明显的优势。     

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。     

大功率三相静止变流器研究

分析了低压静止变流器的几种技术方案，并在此基础上提出了一种可以实现大容量输出的电路方案，采用多重叠加和移相调压技术成功地研制了28V输入20kVA静止变流器，该变流器达到了机场地面电源国家军用标准技术要求，满载时效率高达93%以上。最后给出了试验结果和波形。