低压涡轮转静子叶片碰磨故障的原位排故及分析

针对低压涡轮转静子叶片碰磨故障,提出了原位检查和排故方法,通过分解检查和理化分析,得出内环焊接组件断裂和热负荷较大可能是导致发生转静子叶片碰磨故障的主要原因。     

HB与ISO标准中锥齿轮轮齿弯曲疲劳强度计算标准比较

为正确评估不同标准中的轮齿强度计算结果,分析和比较了航空工业标准（HB）与国际标准化组织（ISO）标准计算锥齿轮轮齿弯曲疲劳承载能力。通过计算方法比较和实例计算对比2种途径,找出了2种标准计算公式的差异、修正系数种类和取值上的差异,及其对计算结果的影响。结果表明：2种标准考虑的影响因素不同,ISO标准相较HB考虑的因素更为全面,特别是在动载系数、应力修正、尺寸系数等参数计算上存在较大差异,使得采用ISO标准计算齿根应力基本值更小,齿根应力与许用齿根应力更大;ISO标准中提供的动载系数根据转速区域的不同采用的计算公式不同,提供的尺寸系数考虑了不同组织和热处理工艺对系数取值的影响,对计算结果更有指导意义。     

航空发动机闭环起动系统设计及试验验证

针对某型航空发动机在使用过程中存在的地面起动性能不佳、需要频繁调整和空中起动边界较小的问题,提出一种在开环起动系统的基础上叠加供油修正系统后形成闭环起动系统的方法。在保证燃油接口不变的约束下,通过借用原有油源及增加电液转换指令相结合的方式改进设计了一种带燃油流量修正功能的起动装置,利用数字电子控制器的计算能力,采用基于转速升高率的PID控制算法实现了发动机的闭环起动。结果表明：在平原机场地面起动成功率达到99.8%,在高原机场地面起动不经调整或经过1次适应性调整就能保证发动机可靠起动,空中惯性起动包线左扩100 km/h,空中风车起动包线左扩50 km/h,大幅度提高了发动机的起动成功率,有效减少了因大气温度或海拔高度变化进行调整的工作。     

联轴器不对中转子系统的故障再现方法

针对转子系统联轴器不对中的故障再现问题,建立了动力学相似模型转子系统的方法。讨论由联轴器不对中引起的附加力的情况,建立了带有联轴器不对中转子系统的数学模型;采用方程分析法和量纲分析法相结合的方法,推导了联轴器不对中转子系统的动力学相似关系;设计了动力学相似的原型和模型系统,通过对设定系统进行数值仿真,分别对比了2套系统的轴心轨迹和频域响应。结果表明：模型与原型系统的频率成分相同,轴心轨迹形状一致且满足相似比例,验证了所提方法的正确性。搭建了2组动力学相似试验台,进一步验证了所提出相似设计方法的实用性和有效性。该研究结果为再现原型系统联轴器不对中故障的动力学相似模型设计奠定了理论基础。     

螺栓连接组合Jeffcott转子界面滑移规律分析

针对航空发动机转子实际装配完成后连接界面力学特性分布不均匀、服役阶段连接界面发生微动滑移等问题,以组合Jeffcott转子为研究对象,综合考虑实际螺栓预紧力分布规律,首先对高速旋转状态下的组合转子连接界面开展受力分析,揭示了预紧力对连接界面滑移的影响机制。其次基于实测预紧力数据构建了组合Jeffcott转子有限元模型,对连接界面滑移过程进行了仿真。最后系统分析了预紧力均值大小及离散度对转子界面滑移规律的影响。结果表明,预紧力均值大小主要影响界面滑移量,对滑移分布的均匀性影响较小,而预紧力分散度大小会显著影响滑移分布的均匀性。实际装配过程中,可通过降低螺栓预紧力分布的离散度来减小因界面非均匀滑移对组合转子连接性能带来的不利影响。     

航空发动机振动突增问题分析

针对某型航空发动机在试车过程中的稳态振动突增及高压转子轴心轨迹变化,基于动力学普遍方程及实际发动机的具 体情况,开展了故障因素排查;采用数值仿真计算方法建立了双转子发动机动力学分析模型,分析了K 5 支撑刚度对整机振动的影 响。结果表明：K 5 支撑刚度由各向同性到各向异性状态且刚度值发生变化,发动机支点的振动值将增大且轴心轨迹发生改变,仿 真结果与试车结果一致。分析认为稳态振动突增及转子轴心轨迹变化的主要原因是支撑刚度变化造成的,其主要由于发动机涡 轮后机匣在工作过程中受热变形,促使拉杆由自由向拉紧状态变化,导致K 5 支撑刚度发生变化。研究方法及分析结果对发动机整 机振动异常排故具有指导意义。     

16Cr3NiWMoVNbE航空齿轮弹振珩磨光整表面完整性试验研究

采用弹振珩磨光整工艺对16Cr3NiWMoVNbE渗碳航空直齿轮进行光整加工,研究了不同珩磨周期和未光整齿轮的齿廓几何特征、齿面形貌、横截面微观组织与显微硬度、残余应力等表面完整性特征参数。结果表明,与未光整齿轮相比,弹振珩磨能改善齿廓倒棱圆滑度,降低表面粗糙度并提高表面残余压应力;其指标改善程度随珩磨周期延长而增大。在2倍珩磨周期条件下,实现了齿顶倒棱圆弧过渡,获得了表面短且交叉的细网状条纹,面粗糙度从0.47μm降到0.20μm,齿面平均残余压应力提高了52%。试验研究为弹振珩磨光整工艺在难加工航空齿轮中的应用提供了参考。     

燃气环境内高温部件红外测温试验方法

针对航空发动机加力燃烧室高温部件温度场测试精度不高的问题,提出了一种燃气环境内高温部件红外测温试验方法。在同一时刻,分别用配装3.97～4.01μm窄带滤光片的红外热像仪和K型热电偶测试了燃气环境内高温部件在8种不同状态下的壁面温度分布,并对测试结果进行了对比,根据K型热电偶测试结果引入红外热像仪测试结果综合修正系数。结果表明：所引入的综合修正系数可有效地修正表面发射率、高温燃气、蓝宝石玻璃窗口以及环境大气等因素在不同温度条件下所带入的测试误差,经修正后红外热像仪和热电偶之间的测试偏差可控制在1.5%以内。该方法为后续航空发动机加力燃烧室高温构件温度分布测试提供了一种方法和思路。     

燃气轮机排气系统整机环境部件特性修正方法

为了探究外界环境条件对燃气轮机排气的影响,以船舶燃气轮机排气系统和船舶整机系统为研究对象,采用合适的物理模型对船用燃气轮机排气部件进行阻力特性、流场分布的仿真分析,进一步提出燃气轮机排气系统的修正方法。对国内外相关的研究现状进行了调研,引出研究内容和研究意义,建立船舶燃气轮机排气系统和整机系统的模型,对模型进行了网格划分,利用数值仿真技术开展不同工况点和风速风向下燃气轮机排气系统的流场特性仿真计算分析。结果表明：得到不同风速风向下排气系统的阻力特性,即总压以及总压损失,温度特性以及引射特性。以整机仿真和部件仿真所得到的数据为基准,建立了燃气轮机排气系统在整机环境从无风到有风的变化条件下的工作特性修正模型。     

航空发动机高速锥齿轮瞬态动力学分析与试验研究

针对航空发动机中央传动锥齿轮由行波共振引起的掉块故障,采用瞬态接触动力学分析方法与试验验证相结合的手段,对行波共振发生时从动锥齿轮的共振特性和应力分布开展研究。基于声测法开展了航空发动机中央传动锥齿轮行波共振试验,研究中央传动锥齿轮行波共振特性,获取了从动锥齿轮行波共振动频、危险转速以及破坏断裂特征。仿真计算结果与试验结果对比分析表明:试验中出现三节径共振皆是前行波共振,四节径共振是后行波共振;三节径共振危险转速范围为74.2%～76.2%,四节径共振危险转速范围为102.8%～104.2%。数值仿真与试验测试中结构静频值具有一致性,三节径误差小于2%,四节径误差小于5%,验证了仿真计算模型的准确性。仿真计算四节径行波共振时从动锥齿轮齿根处和辐板应力集中,应力分布形式与齿轮故障复现试验断裂形式基本一致,辐板正面应力值大小与试验结果基本吻合,误差在0.5%～9.5%,满足工程级应力预测要求,验证了瞬态接触动力学分析方法对齿轮行波共振应力预测的有效性。试验表明该齿轮结构是否存在初始缺陷是发生齿轮断裂故障的重要因素之一。