发动机装配检测一体化系统设计与关键工艺

介绍了发动机装配检测一体化系统的整体架构与设计。开发了作为系统核心部件的气体静压轴承的工艺新方法,利用大型数控光学加工机床,得到光学级气浮工作面,实现高精度气浮转台制造。以此为基础,研制具有高精度、高可靠性、高易用性、可定制特性的发动机装配检测一体化系统,突破国产航空发动机装配工艺及其装备制造技术瓶颈。针对压气机转子开展装配试验,将多级装配体的累积径向跳动误差降低46%,累积同轴度误差降低30%,验证了装配系统与装配工艺的有效性。     

微流星体/空间碎片环境下压力舱的气体泄漏分析

载人航天器的压力舱一旦被空间碎片击穿,可造成舱内气体的泄漏,进而导致航天员缺氧.文章对微流星体/空间碎片环境下压力舱的气体泄漏进行了分析.首先利用弹丸超高速正撞击下Whipple防护结构后墙的穿孔经验公式获得后墙的有效穿孔直径;然后将舱壁穿孔简化为音速喷管,通过对舱内气体的泄漏分析获得舱内压力的变化规律,进而得到供航天员逃逸的有效时间.分析结果可为载人航天器长期在轨工作的设计提供参考.     

不同温控模式下直升机惰化系统性能对比

以某直升机机载中空纤维膜惰化系统为研究对象,设计了电控阀控温和变频风扇控温2种系统。基于AMESim平台以分离膜数学模型计算数据为基础,搭建机载惰化系统,在飞行包线下,研究了2种温控模式的控温效果、不同飞行阶段的惰化系统性能变化及关键参数对其影响。计算结果表明：电控阀控温系统在整个飞行过程均能将引气温度维持在目标温度90℃,在起飞之后富氮气体(NEA)氮体积分数全程维持在91.5%～96.4%之间,所需引气流量为40～243 kg/h,空载燃油箱气相空间氧体积分数可在180 s内降至9%,且保持全程低于9%;变频风扇控温系统在满足爬升、加速、俯冲高温阶段控温惰化要求的选型前提下,在低速、高速巡航阶段,引气被过度冷却至0℃左右,虽然所需引气流量低至26 kg/h,但NEA氮体积分数大幅下降至81%,燃油箱气相空间氧体积分数高达18%,在巡航阶段,飞行速度越大,引气温降越大,且巡航高度越低,为满足控温效果所需的最低巡航速度越低。     

气体在矿物油中扩散现象的可视化研究

介绍了利用马赫-泽德干涉仪法实现气体-矿物油扩散过程的可视化测量的原理、作用与意义。由于运用马赫-泽德干涉仪法获得的图像干涉条纹数及其图像的形状变化与折射率n直接与液体介质折射率相关,用马赫-泽德干涉仪法可获得十分清晰的影像。在N2,O2-矿物油扩散过程中,干涉条纹式样并未发生显著的紊乱变化,表明N2与O2气体在矿物油中发生扩散后,所引起的矿物油折射率变化过程较为缓慢。在CO2-矿物油扩散过程中,由于溶解的作用,矿物油近表面层中的气体溶解度增加,导致自然对流的出现。通过可视化测量,成功地观测到这一重要实验现象。同时,利用可视化技术,还可很好地判明对流出现的时间,从而确保扩散研究的有效性。     

气体质量称量空气浮力修正的研究

气体的质量量值是气体流量计量中最基本的溯源参数之一,获取质量值的常用手段之一即是采用称量方式。在空气浮力修正的原理上,气体质量的称量相比液体有其特殊性,本文从称量设备的测量、计量原理及力学分析的角度,以及质量计量领域中折算质量和真空质量概念的另一角度,对衡器直接称量和替代法称量的修正方法进行了分析,最后给出了气体质量称重完整的空气浮力修正公式,指明了在气体质量称量中容易被忽略的浮力修正量。     

多种示漏气体分析仪的研制

借鉴欧洲空间中心所用检漏仪的原理及主要技术措施,采用分子泵和机械泵的真空获得系统、钛升华泵和旁通阀真空维持系统、高灵敏的质谱分析系统,研制出了一次能检测出多个系统的高灵敏的多种示漏气体分析仪。文章介绍该分析仪的原理、设计方案、设计特点、设计计算。进行了性能测试,结果表明：该分析仪在大气环境条件下,最小可检测Ｈｅ,ＣＦ４的浓度小于５×１０－８,对Ｎｅ小于５×１０－７。     

动压气体止推轴承间隙气动热及流动特性分析

以波箔型动压气体止推轴承为研究对象,建立变截面气膜间隙润滑模型,研究了有无黏性耗散时动压气体止推轴承间隙压力场及温度场分布,获得几何参数以及转速对轴承间隙气膜压力和温度的影响规律。结果表明：考虑黏性耗散时,在收敛段末端和平直段外缘形成高温区;无黏性耗散时,轴承气膜高温区位于收敛间隙末端;轴承气膜温升随转速线性增加;考虑黏性耗散时,气膜温升随楔形因子的增加而减小,无黏性耗散热时则与之相反;气膜厚度越大,温升越小,厚度对轴承气膜温度分布无影响。本文参数范围内,黏性耗散产生的温升占比达90%。该研究证实了黏性耗散对动压气体止推轴承热流动物理机制有重要的影响,可为动压气体轴承设计和高效运行提供理论基础。     

几何加工精度对气体动压径向轴承性能的影响

在保证轴承性能的前提下,如何减少轴承加工成本是每个轴承设计者所关心的问题。本文主要针对加工精度对全圆周光滑气体动压径向轴承性能影响进行了分析,列举了几种加工轴承孔的常用方法在一般工艺条件下所能达到的精度。简要讨论了影响轴承零件加工精度的因素。针对主要的加工误差：圆度误差与圆柱度误差对轴承性能影响作了气体润滑有限元分析,建立了一种考虑圆度误差及圆柱度误差影响的气膜厚度分布综合表达式。分析表明,加工误差对轴承性能的影响与误差的种类及参数有关;合理的圆度及圆柱度加工误差应控制在平均气膜厚度的２０％～３０％左右。     

过渡领域高超声速圆柱绕流的直接模拟

采用增大电子质量三个数量级并相应调整离子质量的方法,拓展化学反应的DSMC仿真方法处理稀薄气体电离过程;采用单温度模型处理全部化学反应,修正涉及电子的反应速率常数以保证真实化学反应速率;以直角/非结构网格相结合,运用碰撞网格自适应技术,基于MPI并行环境,开发适用于真实复杂外形的三维稀薄气体电离DSMC计算程序。对RAM-C Ⅱ外形的再入绕流稀薄气体电子密度进行模拟验证,所得结果与飞行试验测量值吻合较好;对Stardust外形的再入稀薄段电离特性数值仿真分析,电子密度等值线云图与参考文献结果一致。相较于稀薄气体不含电离反应的DSMC方法,本文发展的模型和程序不会导致计算量的显著增大,可直接应用于三维复杂外形体极高速再入条件下的稀薄气体电离计算,为工程设计提供技术支持和指导作用。计算结果表明,极高速再入条件下传统稀薄流区的电子数密度足以引起通信黑障,需在通信设计上给予高度关注。     

高温合金涡轮盘坯锭的喷射成形与工艺因素分析

喷射成形作为一种新型快速凝固技术，是适于新型高温合金涡轮盘类坯锭制备的先进金属成形工艺。采用该技术制备的高温合金坯锭具有组织细小均匀、无宏观偏析、改善热加工性和提高材料的使用性能等优点。介绍了喷射成形技术的工艺特点和技术先进性，着重分析了该工艺的重要工艺影响因素及相互关系，并指出其进一步研究的发展趋势。