风扇轴高/低周复合疲劳试验方法研究及设计

为了实现风扇轴在轴向力、主扭矩、振动扭矩和旋转弯矩载荷联合作用下,真实模拟试验件边界环境,且不引入额外载荷的要求下进行高/低周复合疲劳（HCF/LCF）试验.采用机械设计技术、液压技术、计算机技术和数据采集技术,提出了轴向力、主扭矩、振动扭矩和旋转弯矩载荷的加载方法,建立了4种载荷的控制系统和标定系统,并设计了大涵道比涡扇发动机风扇轴试验器.试验器利用计算机测控系统,通过信号提取、电液伺服阀和机械系统可同时实现轴向力、主扭矩、振动扭矩和旋转弯矩载荷的协调加载.结果表明:试验器高周载荷加载频率可达到9Hz,低周疲劳载荷加载精度优于±0.12%,振动扭矩载荷加载精度优于±2%,92.75%的旋转弯矩加载数据精度优于±5%,旋转弯矩误差范围为±9%.试验器具有良好的重复性和线性度.      

基于分布质量轴模型的尾传动轴系临界转速分析

以直升机尾斜轴为研究对象,推导了传动轴的分布质量传递矩阵,模型中考虑了弯矩、横向位移、剪切变形、转动惯量、陀螺力矩和轴向力等 因素的综合影响。建立了膜片联轴器和弹性支承的传递矩阵。给出了尾传动轴系临界转速的计算方法。以三支点水平轴系为分析对象,将本文传递矩阵法计算的结果与有限元法计算的结果进行了对比分析,以检验本文传递矩阵法的有效性。本文传递矩阵法相对于有限元法的最大计算误差为4.1%,表明本文传递矩阵法的计算精度较高,同时本文传递矩阵法的计算速 度更快,便于设计人员进行尾传动轴系临界转速的影响因素分析。     

机动弹头舵轴热环境分析

机动弹头舵轴热环境是高超声速飞行器热防护系统设计中需重点考虑的局部问题,舵轴缝隙中流动结构极其复杂,且舵轴局部热环境峰值相对于大面积区域要严重得多。针对高超声速机动弹头舵轴热环境问题,结合数值模拟方法和激波风洞试验,研究了舵轴热环境随迎角、舵偏角、马赫数和飞行高度等参数的变化规律。结果表明,对于十字布局的气动舵,大迎角时水平舵轴热环境最为严酷;在小迎角条件下,水平舵轴无量纲热流随舵偏角和马赫数逐渐上升,但在大迎角情况下,马赫数和舵偏对水平舵轴无量纲热流的影响较小。在此基础上,建立了适用于舵轴热流峰值预测的四参数插值拟合方法,可用于舵轴峰值热环境随飞行历程的快速预测。     

直升机尾传动系扭转振动的分析

 在简化直升机尾传动系结构的基础上,根据轴段的扭转动力学方程,用分离变量法获得轴段的扭转主振型。再根据轴段、支点的扭转动力学方程和边界条件,用振型叠加原理求得尾传动系扭转振动的精确解,并进行了扭转振动分析。提出直升机的尾传动系是多个轴段和圆盘的串联系统。给出了尾传动系扭转频响函数的变化幅值的测试方法。     

涡扇发动机低压轴断裂故障在线检测方法

针对低压轴断裂易引起涡轮飞转的问题,需在运营环境中进行涡扇发动机低压轴断裂的机载在线检测。采用机载测量的高压物理转速和低压物理转速等参数,建立了基于物理转速变化率和转差关系的低压轴断裂故障在线检测方法。通过发动机工况仿真识别了能够准确区分正常加减速过程、喘振过程和断轴过程的物理参数,设置了检测判定逻辑和判定阈值。结果表明：在断轴后的0.1 s内,低压转速变化率出现瞬间最小值;在0.2 s内,高压转速变化率变为正值。该方法检测响应时间为0～0.5 s,可以实时检测出低压轴断裂故障,有利于控制系统及时采取停车等处理措施以防止核心机被损坏,不会由于发动机正常停车、加减速、喘振和高压轴断裂而导致虚警,检测可靠性高,具有较高的工程实用性。     

涡轴发动机监视参数选择与诊断方法研究

介绍了涡轴发动机性能参数与监测参数选取的依据和方法 ,建立了利用故障因子概念诊断发动机故障的数学模型 ,给出了亚定型故障诊断方程组的解法及其发动机健康状况判定依据和故障诊断有效性的评价指标。运用发动机的实际无故障数据和模拟故障数据进行了仿真。结果表明 :建立的诊断模型可信 ;选取不同的测量参数可诊断不同的发动机故障 ;减少系统测量误差可以提高诊断的有效性。该系统对在役涡轴发动机的健康监视具有实用性 ,对其它发动机具有参考价值。     

扁平轴变速运转时倾斜振动稳定性研究

本文研究的是扁平轴周期性变速回转时倾斜振动的稳定性问题。根据其运动微分方程，频率特征方程讨论了轴系形状等对振动不稳定区域的影响。     

纤维增强复合材料轴结构铺层方案优化设计

基于细观力学有限元法,采用改进的细观力学代表体积元（RVE）模型预测连续纤维增强金属基复合材料力学性能,对比分析相同体积分数下不同排列RVE模型的计算结果.选定连续纤维增强金属基复合材料轴结构为研究对象,建立连续纤维增强金属基复合材料轴结构细、宏观力学模型,开展该轴结构承载能力计算.在此基础上,为实现连续纤维增强金属基复合材料低压涡轮轴铺层方案优化设计,参照某型航空发动机设计要求,以总铺层厚度为目标函数,采用random design法,确定了由细观RVE排列结构至宏观轴结构铺层方案.结果表明：采用正方形对角排列RVE模型计算的力学性能优于四边形排列RVE模型;纤维与基体呈正方形对角排列可提高轴结构承载能力、临界屈曲载荷、临界转速;该方法确定的铺层方案与通用（GE）公司的SiC/Ti低压涡轮轴铺层方案一致.     

板内附着任意个弹性质量的两对边简支矩形板的横向振动

研究板内附着任意个弹性质量的两对边简支另两对边任意支承矩形板的横向振动特性，将弹性质量对板的作用反力视为作用于板上的未知外力，求得了含有未知反力的两对国边简支矩形板的解析解，由板另两对边的边界条件确定积分常数，利用弹属于 质量作用反力的奇异性以及附着处板横向位移与弹性质量反力的线性关系导得频率方程，结果精确的。导出了２种常见边 界条件下的频率方程，最后给出了一些算例并已有结果作比较。     

高转速大长径比传动杆动态特性研究

大客发动机径向传动杆具有长径比大、转速高等特点.为保证传动杆可靠工作,需进行精确的动态特性分析,而边界条件的选取和简化是保证传动杆动态特性准确性的关键.分别使用了简化模型和整体模型计算了传动杆的模态,通过边界条件的选取设置,对传动杆进行了动态特性分析和试验验证,并与试验结果进行了对比.结果显示,使用整体模型计算得到的传动杆模态振型与试验结果较为一致,证明了传动杆边界条件选取方法的正确性.