航空发动机燃油系统及其附件爆炸大气试验技术研究

燃油系统及其附件爆炸大气试验在航空发动机研制过程中极其重要。简述了航空发动机燃油系统及其附件爆炸大气试验技术的特点及国内外发展现状,分析了其试验技术发展需求。详细给出了航空发动机燃油系统及其附件爆炸大气试验的分类、试验要求、试验条件、试验方法和试验判据,并开展了某型航空发动机燃油系统液压机械装置爆炸大气试验验证。结果表明:该试验方案可行、数据可靠、结果有效,为航空发动机燃油系统及其附件爆炸大气试验的研究验证工作提供了依据。     

Tool wear during high speed turning in situ TiCp/TiBw hybrid reinforced Ti-6Al-4V matrix composite

Chipping, adhesive wear, abrasive wear and crater wear are prevalent for both the polycrystalline diamond(PCD) and the carbide tools during high speed turning of TiC_p/TiB_w hybrid reinforced Ti-6Al-4V(TC4) matrix composite(TMCs). The combined effects of abrasive wear and diffusion wear caused the big crater on PCD and carbide tool rake face. Compared to the PCD, bigger size of crater was found on the carbide tool due to much higher cutting temperature and the violent chemical reaction between the Ti element in the workpiece and the WC in the tool.However, the marks of the abrasive wear looked much slighter or even could not be observed on the carbide tool especially when low levels of cutting parameters were used, which attributes to much lower hardness and smaller size of WC combined with more significant chemical degradation of carbide. When cutting TC4 using PCD tool, notch wear was the most significant wear pattern which was not found when cutting the TMCs. However, chipping, adhesive wear and crater wear were much milder when compared to the cutting of titanium matrix composite. Due to the absence of abrasive wear when cutting TC4, the generated titanium carbide on the PCD protected the tool from fast wear, which caused that the tool life for TC4 was 6–10 times longer than that for TMCs.     

偏置正交弧线齿面齿轮齿面设计及根切研究

为拓宽面齿轮的应用空间,结合面齿轮与弧线齿的特点,提出了偏置正交弧线齿面齿轮。根据坐标变换规律及啮合原理推导了全齿面的方程,并在Matlab软件中建立了全齿面模型。结合齿面模型及根切原理,利用Matlab软件编程计算了齿面根切的位置。借助CATIA软件二次开发进行仿真切齿试验,验证了计算的正确性。探究了各参数对最小内半径的影响,结果表明:坐标系距离与最小内半径呈负相关,刀具圆弧半径、偏置距离及模数都与最小内半径呈正相关,其中模数对根切位置影响最大。最后计算了顶尖位置,通过最大外半径与最小内半径之差确定了面齿轮的最大齿宽。      

用聚能切割法实现推力终止实验研究

对用聚能切割法实现固体火箭发动机推力终止的方案开展了实验研究,推力、压强测量用于观测冲击及压强过程,高速运动分析仪用于观测切割过程。有限的实验结果表明,聚能切割能在3~6 m s实现燃烧室的快速降压熄火,从而实现推力终止,但固体推进剂在一段时间之后复燃,产生微小推力;聚能切割会产生较大的冲击力。     

切削温度测量的虚拟仪器

介绍了利用热电偶测量切削平均温度并进行分析处理的虚拟仪器。该仪器具有显示温度波形曲线、热电偶标定、确定切削温度指数公式、判定切削状态的能力。     

ADN 及其混合物燃烧性能的理论计算

分析了新型含能材料二硝酰胺铵（ＡＤＮ）的热分解特性和燃烧特性,提出ＡＤＮ燃烧初期热分解反应的假说,建立了由化学结构特征计算ＡＤＮ及其混合物燃速公式,并计算了ＡＤＮ和配比不同的ＡＤＮ混合物的燃速特征。计算结果与实测值十分一致。从化学结构和化学反应的层次分析了ＡＤＮ单质燃烧出现平台燃烧现象的原因,认为ＡＤＮ热分解过程中,中间产物ＮＨ４ＮＯ３的形成和消失在平台（麦撒）燃烧中起着关键作用。预测了ＡＤＮ提高固体推进剂燃速和降低燃速压力指数的趋势。     

基于零厚度内聚力单元单向碳纤维增强树脂基复合材料微观切削机理研究

为探究碳纤维复合材料(CFRP)微观切削机理,通过有限元法,采用零厚度内聚力单元模拟界面相,碳纤维建模呈圆柱状并随机分布于基体中,以此来真实反应CFRP的微观结构。通过对各组成相设置不同的材料本构、材料失效和演化准则,对4种典型角度(0°、45°、90°、135°)进行直角切削仿真,探究不同纤维角度下单向碳纤维增强树脂基复合材料(UD-CFRP)在切削过程中的微观切削机理。结果表明:不同纤维角度下CFRP的微观破坏形式不同,切削0°CFRP时破坏主要以界面开裂和纤维折断为主,切削45°和90°CFRP时主要是刀具的侵入破坏,切削135°CFRP时则发生纤维的断裂和沿纤维方向的裂纹,纤维断裂点在刀刃下方。最后,通过实验验证了微观模型的准确性。     

基于压电迟滞模型的非共振椭圆振动切削装置控制研究

根据所研制的一种典型结构的非共振椭圆振动切削(Elliptical Vibration Cutting,EVC)装置,考虑压电叠堆在非共振EVC装置表现出来的动态迟滞特点,对静态PI迟滞模型进行分段动态化权值处理,构建动态PI迟滞模型描述非共振EVC装置各轴向输入电压与输出位移的关系。通过对迟滞模型的求逆建立非共振EVC装置的前馈控制器,为进一步提高控制系统的精度与稳定性,引入PID反馈环节,用前馈逆控制器加PID反馈的复合控制方法控制非共振EVC装置各轴向输出指定频率、幅值的正弦位移,进而使其合成的椭圆振动轨迹运动频率、轴长和倾角满足需求,实现对非共振EVC装置的控制。试验结果表明,非共振EVC装置在复合控制下能够在频率100Hz以下输出振幅、倾角可调,且运动误差低于3.5%的椭圆振动轨迹。     

微爆索线型切割某战斗机舱盖的研究

 为了缩短弹射座椅穿盖时间,确保飞行员安全逃生, 提出了微爆索（MDC）爆炸切割技术在航空弹射救生系统中应用。首先对由黑索今(RDX)、奥克托金(HMX)、六硝基芪(HNSII)3种不同类型炸药,铅、铝两种包覆材料制作的半圆形微爆索线型切割平板航空有机玻璃（PMMA）元件进行了实验研究,观察了有机玻璃的层裂现象,确定了最佳的微爆索炸药类型、包覆材料和装药量。然后利用实验确定的微爆索方案,采用三维动态非线性显式有限元程序LS DYNA3D,对沿舱盖中央铺设的微爆索切割真实全尺寸飞机舱盖透明件进行了计算机模拟。在有限元分析中,选择ALE 算法模拟高能炸药起爆后表现出来的流体特性,定义自动面对面接触类型实现炸药与PMMA流固耦合作用,使用连续损伤动力学材料模型模拟有机玻璃在爆炸冲击波作用下的损伤行为,并伴随有层裂现象。数值模拟得到了一定的装药量对应的舱盖切割深度,与实验实测得到的结果吻合得较好。因此,平板有机玻璃元件实验可用来指导舱盖透明件实验。     

单点金刚石铣削KDP晶体实验研究

通过实验研究了KDP晶体铣削加工的切削力特性,分析了切削深度、进给量对切削力的影响,并对KDP晶体和铝合金的切削力进行了比较。结果表明,在不影响加工表面质量的前提下,可以适当加大切削深度和进给量从而提高切削效率。