航空发动机喘振检测方法

<正>喘振是航空发动机的一种不稳定工作状态。若发生喘振,轻则造成发动机工况急剧恶化,重则导致发动机机械损伤,严重危及飞行安全。因此,在发动机即将出现喘振或喘振初期,及时准确地识别出喘振,进而采取相应的消喘措施,是避免发动机出现空中停车、叶片断裂等严重事故的重要前提。国内外喘振检测方法大多停留在压气机部件级喘振试验中,用于发动机整机上的较少。目前应用在发动机整机上的喘振检测方法是压差脉动法,其原理是借助喘振压差传感器测量的压气机出口总压和静压之差,根据压力的相对幅值是否大     

发动机动态压力畸变试验方法

本文介绍了一种发动机动态压力畸变试验方法。试验在地面试车台上进行。在发动机前面安装插板式动态压力畸变发生器。当发动机吸气时,气流在发动机进口产生动态压力畸变,畸变严重时,发动机会失速喘振。在发动机进口改装高响应米字测压耙,耙上有４０个动态压力传感器和４０个稳态压力测量皮托管,以测量动态压力畸变数据。在高压压气机和低压压气机出口改装动态压力传感器,探测压气机失速喘振信号,以便发现失速喘振后,迅速退出     

航空发动机温度传感器动态特性改善方法

在某次某型航空发动机的地面台架试车中,该航空发动机发生了喘振.为查证导致发动机喘振的原因,构建了该型航空发动机高压压气机可调静子叶片转角控制系统的数学模型,完成了联合仿真.理论分析及仿真研究证明了:温度传感器动态响应特性滞后是导致发动机喘振的主要原因.为解决喘振问题,设计了该传感器的动态性能校正系统.验证仿真表明:所采用的校正方案可在不影响系统正常工作的前提下,明显改善该高压压气机可调静子叶片角度的动态响应特性,并有效地防止发动机喘振.该温度传感器校正算法具有适应性良好,抗干扰能力强等突出优点,可为解决试车过程中暴露的发动机喘振问题提供重要参考.      

基于喘振信号处理仿真系统的航空发动机判喘参数优化设计

为了提高某型涡扇发动机判喘的准确度和时效性，基于PXI计算机设计了用于判喘参数优化的喘振信号处理仿真系 统。完成了发动机台架试验的喘振特征信号高频同步采集，实现了喘振信号机载处理系统的数字化。通过喘振信号的模拟输出 与机载处理仿真，分析了喘振信号的低通和带通滤波参数、压差信号直流分量高选值、判喘阈值、喘振确认持续时间、消喘指令持 续时间6个参数对判喘系统的影响，并对判喘参数进行了优化设计与验证。通过参数优化，发动机小状态的判喘时间由86 ms缩 短到53 ms，大状态由无法判出到有效判出喘振。结果表明：该系统有效地提高了发动机判喘的准确度和时效性，可广泛用于航空 发动机判喘系统的参数优化与设计验证。     

航空发动机喘振主动控制技术的发展

概括了航空发动机喘振主动控制的三种控制策略的基本原理,分别为基于附加扰动喘振主动控制、基于分叉理论喘振主动控制及基于喘振预测主动防喘控制,总结了压缩系统稳定性模型、压缩系统失稳先兆及检测、主动控制传感器及执行机构等航空发动机喘振主动控制关键技术,及其存在的问题,并在此基础上预测了未来的发展趋势。     

风扇/压气机失稳辨识系统设计与验证

失速和喘振是航空发动机试验中常遇的两类气动失稳现象,为保障发动机零部件试验安全运转,必须对失速喘振信号进行在线检测控制。根据零部件试车台架的需求,设计了失速喘振辨识算法并对影响辨识算法的关键因素进行了分析,通过小型嵌入式系统为硬件平台实现了失稳辨识系统在线检测功能。该失稳辨识系统具有体积小、实时性强、抗干扰能力强的特点。在多个型号零部件试验件的应用表明,该系统能有效识别发动机深度失速和喘振状态,满足航空发动机风扇/压气机对失速喘振在线检测控制的要求,具有较高的工程应用价值。     

基于脉动压力变化率的航空发动机喘振检测方法

根据发动机发生喘振故障时气流脉动压力会急剧变化这一特征,通过测量和计算压气机出口脉动压力变化率实时检测喘振的发生。对动态压力信号进行预处理以提取特定频段内的脉动压力,计算固定周期内脉动压力变化率;依据发动机整机地面试验结果设定喘振检测阈值及判据,判断脉动压力变化率是否满足判据来实现喘振检测。利用该方法成功检测出发动机飞行试验中的两次喘振故障。分析得出:发动机未发生喘振时,地面试验和飞行试验脉动压力变化率差异很小;发生喘振时,脉动压力变化率绝对值急剧增大;发动机在稳态和瞬态过程稳定工作时,脉动压力变化率不受发动机工作状态变化的影响。     

更多更智能的传感器即将问世

正飞机的状态健康监控可以提高维修效率、降低维修费用,而传感器是状态监控系统必不可少的一部分。未来航空系统中可能需要更多、不同类型的飞机传感器,传感器也将逐步具备更少的漂移、更长的寿命和更高的精度等优点。尽管近年来预测性维护和大数据的时代才刚刚开始,但新一代以及未来的飞机正在或即将通过大量的、更智能的传感器和监控系统获得大量数据。这些数据采集技术在发动机、大量飞机部件甚至在一     

基于级间放气的发动机防喘控制

航空发动机一般会采用级间放气和导叶调节等控制措施来保障压气机的稳定工作,防止压气机喘振造成发动机损坏。对某型航空发动机的级间放气控制技术进行分析和研究,利用FADEC控制放气阀动作,控制软件预设放气调节计划,根据发动机实时状态计算合适的放气阀位置需求,通过PID控制实现阀无级调节,使放气阀在发动机整个工作过程中自动保持需求的打开位置,提高压气机喘振裕度,同时提出了喘振检测及退喘控制方法,并进行试验验证,结果表明该技术合理可行。     

高温光纤压力传感器通过技术鉴定

一种高温性能良好的GGY—2型高温光纤压力传感器已由南京航空学院研制成功,于最近通过了部级技术鉴定。鉴定组的专家认为,这种传感器在国内处于领先地位,达到90年代初国际先进水平。 该传感器具有良好的高温性能,在非冷却情况下,可以直接测量气体温度为300℃的动态压力;在冷却情况下,可以测量1700～1800℃燃气的脉动压力,非常适用于压气机失速喘振时压力变化过程、航空发动机燃烧室压力的测试,在内燃机、压缩机等高温气流动态压力的测试中也具有很大的实用价值。这种技术上先进的高温动态压力传感器,灵敏度高,工作频率范围宽,精度高,安装使用方便,     

侧风影响下航空发动机失速/喘振适航审定方法

由于压缩系统的喘振和旋转失速问题是航空发动机在运行过程中经常遇到的两类气动不稳定现象,针对中国民航规章(CCAR)中3365条的失速/喘振特性条款进行了解析。并以Rotor 67为研究对象, 从适航审定的角度出发,建立了一种侧风影响下发动机喘振/失速裕度的快速预估方法。该方法的结果表明：当侧风速度为35 m/s时,起飞状态的喘振裕度下降了51%,着陆状态的喘振裕度下降了198%。     

俄罗斯新一代战斗机T-50的动力装置

2011年8月莫斯科航展上，俄罗斯新一代战斗机T-50起飞时发生故障，有目击者称飞机在起飞加速滑跑时出现火光。据分析可能是发动机发生了喘振。但T-50战斗机的动力装置研制单位称发动机并未出现故障，只是安装在发动机上的传感器未能正常工作所致，发动机并未损坏，具体原因有待详查。     

压阻式压力／温度传感器

本文介绍的发动机的压阻式压力／温度复合传感器，可在以－４０℃－＋１５０℃范围内工作。这种传感器可为外部有源电子装置提供压力信号和温度信号。外部有源电子装置安装在远离传动装置和发动机高温区域的部位。因此不会受热源的影响，而传感器安装在传动装置的深部，以便能准确，可靠地测出压力和温度值。     

新研民用涡轴发动机起飞状态喘振试验

为了深入研究大功率、高风险状态下喘振对发动机安全工作的影响，以某新研民用涡轴发动机为平台，采用从外部向压气机出口快速引入高压空气的逼喘方法，完成了起飞状态整机喘振试验研究，综合分析了喘振过程非定常流、固、热、声耦合现象。试验结果表明，起飞状态喘振时，发动机出现多次明显的放炮、喷火、冒烟等现象，气流参数大幅波动；受燃气温度较高的影响，起飞状态喘振一旦发生可短时引发数次喘振；发动机控制系统采用合理的燃油控制规律和导叶角度偏离诊断策略，可有效缓解喘振时燃气超温现象，帮助压气机导叶角度快速恢复和发动机退出喘振；喘振时发动机转子基频幅值没有明显变化，机匣径向振动总量未超过限制值。试验验证了发动机具备承受起飞状态喘振的工作能力。     

进气畸变下航空发动机失速/喘振适航审定方法

航空发动机失速/喘振问题是适航审定的重要内容之一,针对失速/喘振适航审定方法开展研究具有重要的工程价值。根据中国民用航空规章(CCAR)《航空发动机适航规定》中关于航空发动机失速/喘振的基本要求,从进气畸变对发动机失速/喘振裕度的影响角度出发,以平行压气机模型为基础对某型航空发动机通用特性及失速裕度进行预估,计算结果与实验值仅相差不到1.5%;然后采用三维数值方法计算了进气迎角以及畸变范围变化下多种工况的进口畸变流场,对比分析后总结出航空发动机喘振裕度-进气畸变-飞行状态(迎角)三者之间的变化规律,发展了极限飞行姿态的判定方法;最后,结合中国民用航空规章的相关文件,制订了针对航空发动机失速/喘振的适航审定流程。     

某型发动机喘振上边界转速不符合规定故障研究

针对某型航空发动机在地面测喘过程中发生喘振上边界转速不符合规定的故障,对故障产生机理进行分析,提出了相应的预防措施,以防止此类故障再次发生。     

涡扇发动机加力过程非线性最优控制研究

1引言航空发动机加力过程控制通常分为接通加力和断开加力两个不同的过程,是目前的研究热点[1,2]。然而,航空发动机的加力过程参数变化剧烈,将对发动机控制系统产生很大的扰动,严重时会造成发动机喘振、超温以及超转。另一方面,发动机的加力过程是一个大偏离且具有较强非线性的     

航空发动机在飞机短舱内安装的路径规划研究

综述了国内外航空发动机在飞机内安装路径规划方法的发展现状 ;分析了航空发动机在飞机内安装路径的要求和特点 ;结合传感器C -空间障碍建模方法 ,提出了视觉传感器安装规划方法 ,将该方法在二维空间的实现扩展到三维空间 ,应用于航空发动机在飞机内安装的路径规划 ,并进行了适用性论证     

燃气轮机喘振裕度动态测试

提出了在试验台架和工作现场对燃气轮机喘振裕度进行动态测试和检查方法，其测量和计算方法新颖、简单适用。应用计算机图形技术，将燃气轮机压气机特性图显示在控制屏幕上，燃气轮机在不同工况下运转时，测试系统将其工作状态点的相关参数动态实时地显示在控制屏幕上，操作人员根据燃气轮机的实际工作状态，便于机动性检查，防止意外故障发生，提高了燃气轮机在现场使用的可靠性。     

某发动机压缩系统喘振与消喘控制的模拟分析

应用逐级动态压缩系统模拟技术，对某型发动机核心压气机系统的过失速－喘振行为进行了模拟分析，发展了相应的控制主燃烧室切油速率的消除喘振方法，结果表明，主燃烧室切油速率是实施喘振消除的关键，但伴随着压缩系统喘振的消除，发动机涡轮进口总温迅速下降，这将对发动机性能产生不利影响。