航空发动机复合材料叶片切削加工智能装夹系统

航空发动机复合材料叶片通过热压成型后,型面误差大,刚性弱,其榫根铣削和叶片切边加工装夹难度大,往往需要通过扫描来重构型面,重新生成加工代码,导致加工过程复杂,加工代码文件不通用,严重影响了其批量生产效率。提出用于航发复材叶片切削加工的多点阵自适应装夹和调姿系统。该系统采用定位和夹紧分开的柔性阵列工装,夹紧采用弹性吸盘,定位采用刚性定位器,确保吸紧和定位后叶片型面的精度;该系统能够在叶面最大误差范围内,根据叶片型面和榫根的误差自动地调节加工位姿,确保在不修改加工代码的情况下,实现满足性能要求的榫根和前后缘加工,大大减小了叶片切削加工的难度,提高了加工的效率。     

空间X射线反射式聚焦系统的同步辐射表征技术

针对脉冲星观测与计时导航等领域对空间X射线望远镜测试与标定的迫切需求,综述了目前国内外基于同步辐射和X射线自由电子激光光源发展的多种高精度的反射式聚焦系统的面形检测、系统标定和反射率计量测量技术。着重介绍了细光束、哈特曼波前传感器、光栅干涉、近场散斑等面形测试方法在不同尺度和面形的反射镜在线测量中的应用,阐明了其在工程应用中的优劣。介绍了同步辐射装置在空间X射线望远镜的在线成像和校准以及反射率计量上已开展的卓有成效工作。期望通过相关综述介绍,可以推广空间X射线望远镜反射元件广泛利用同步辐射等大科学装置进行性能表征实验,以此促进相关领域的进一步发展。国内同步辐射大科学装置的建立和蓬勃发展为大尺度空间X射线望远镜的在线检测、校准和光学性能表征提供了重要支撑。     

MIMO窄带加宽带非高斯随机振动试验

提出了一种用于多输入多输出窄带加宽带非高斯随机振动试验方法。首先,详细分析了随机相位与非高斯随机信号偏度和峭度的关系,提出了一种可用于快速生成具有指定偏度和峭度的迭代相位调节法。其次,根据控制通道之间的耦合关系,利用各通道之间随机相位的不相关特性,实现了多通道非高斯随机信号生成的解耦。然后,将生成的非高斯随机信号作为参考输出响应,采用时域逆系统方法生成驱动信号,并利用控制算法分别对响应信号的功率谱、偏度和峭度进行控制。最后,通过三轴向振动台试验验证了本文提出的多输入多输出窄带加宽带非高斯随机振动试验方法的可行性。结果表明,控制点上加速度的功率谱被控制在了±3 dB的容差限内,满足预设的容差要求。同时,时域响应信号的峭度和偏度也满足给定的参考要求。     

微小狭缝肋矩形通道多目标优化

开展了矩形通道内微小狭缝肋的换热和流阻性能的多目标优化研究。选取缝宽、相邻缝间距、狭缝的前端面和后端面与壁面距离四个参数作为优化变量,采用非支配排序遗传算法（NSGA-Ⅱ）获得了Pareto最优解。分析了Pareto最优前沿面上四种优化方案下微小狭缝肋的流动和传热热特性。结果表明：优化后的微小狭缝肋的换热能力与实心肋相当,而流动阻力有所降低,肋壁的换热均匀性得到显著提高。     

基于多模型的航空发动机传感器混合故障诊断方法

本文在多模型架构下,提出一种航空发动机传感器在线混合故障检测与隔离算法。利用长短期记忆网络逼近航空发动机建模误差、健康参数变化、过程噪声和测量噪声等不确定性源引起的真实发动机与机载模型之间的偏差。将传感器测量输出与不确定性值的偏差用于一种基于多模型的混合卡尔曼滤波器组算法中,利用贝叶斯方法计算每个传感器在健康模式和不同故障模式下的条件概率,然后根据最大概率准则进行传感器故障检测与隔离,克服了阈值难以选取的问题。针对某型涡扇发动机传感器发生偏置故障、漂移故障和间歇性故障的情形进行仿真验证,并对比了不同传感器之间的检测与隔离精度。结果表明：所提出的方法可以在更高水平的退化下诊断出发动机传感器常见的故障,混合方法对不同不确定性源具有鲁棒性。     

基于QGA算法优化支持向量机回归的数控机床主轴热误差建模研究

针对精密数控机床主轴的热误差的实时监测反馈问题,提出了一种用于主轴热误差的建模方法。该方法利用QGA(Quantum Genetic Algorithm)寻优算法和支持向量机回归方法的复合建模方式,建立了机床主轴热误差回归模型。并通过搭建主轴热特性测试平台,采用聚类方法筛选主轴的温度敏感点,将采集到的热特性数据用于构建的热误差建模中。实验结果表明,该方法在机床主轴热误差预测中,残差值小于1.5μm,能够为主轴热误差的闭环控制过程提供准确反馈。     

2.5D机织复合材料悬臂梁振动疲劳实验与有限元模拟

2.5D机织碳纤维增强树脂基复合材料以其在力学性能和复杂构件成型两方面的综合优势,在大涵道比商用涡扇发动机风扇叶片方面具有巨大的应用前景。对发动机风扇叶片来说,振动疲劳是一种不可忽视的工况条件,目前2.5D机织复合材料振动疲劳方面的实验与数值预测模型十分有限。本工作针对一种模拟发动机叶片根部的2.5D机织复合材料悬臂梁结构,建立一阶弯曲振动疲劳行为模拟的多尺度模型,并基于固定周期跳跃的疲劳加载模拟方法,结合主导疲劳失效机制的损伤萌生准则和疲劳刚度退化模型,开展2.5D机织复合材料经、纬向试件振动疲劳实验过程的模拟。基于建立的多尺度模型分析试件危险部位单胞内的应力场,预测经、纬向试件振动疲劳实验后的损伤状态。数值模拟结果与实验后的断口形貌观测结果吻合,验证了本工作提出的2.5D机织复合材料振动疲劳多尺度预测模型的有效性。基于提出的振动疲劳多尺度预测模型,对随着疲劳加载次数累积经向试件工作段单胞内的损伤状态进行了仿真,揭示了2.5D机织复合材料振动疲劳损伤的演化机理。     

虑及多转速的核心机转子高速动平衡试验

为满足航空发动机整机动平衡对转子不平衡振动精稳抑制的需求,采用虑及多转速状态的转子高速动平衡优化配平方法,开展了核心机转子动平衡试验。以核心机转子系统为对象,研究在高压压气机转子第4、9级盘上配重抑制高压涡轮振动的可行性。综合考虑核心机转子在多转速下的振动状态,以残余振动平方和及残余振动最大值为目标函数,采用优化算法对配平方案进行优化,制定了核心机转子高速动平衡方案。在核心机转子系统试验台上分别进行了单平面-单转速、单平面-多转速、双平面-单转速以及双平面-多转速动平衡的试验。结果表明：采用虑及多转速状态的转子高速动平衡优化配平方法能使因不平衡引起的核心机转子振动在工作转速区间内均有所减小。     

基于多源异构信息的航空发动机转子参数校准与可靠性分析

复杂系统可靠性分析结果的准确性与输入参数精度密切相关。针对包含多源不确定信息的可靠性分析问题,提出了基于贝叶斯最大熵的随机模型修正与参数校准方法。该方法将类型统计信息（例如矩信息、可靠度）转换为约束条件,进而利用不确定性优化求解传统参数估计问题。考虑混合不确定性,引入Wasserstein距离构建似然函数,并利用近似算法提高计算效率。该方法通过增加“熵项”的方式拓展了经典贝叶斯推理的适用范围,可处理多源异构数据与混合不确定性问题。针对多部件航空发动机转子系统,建立了基于survival signature的多态系统可靠性模型,并应用上述方法开展可靠性分析,结果显示本方法较传统方法具有更高精度与更强的稳健性。     

一种直升机尾轮锁紧装置集成一体化设计与研究

为了研究开环控制系统下的电动机构效率特性和运行精度,本文以一种直升机尾轮锁紧装置为例,介绍了该装置集成一体化设计方案及关键功能的结构设计及计算,对锁紧和解锁响应时间、负载能力、电机功率、手动解锁方案、多圈旋转运动机械限位等进行了设计和分析计算,根据齿轮传动、蜗轮蜗杆传动、滚珠丝杠副、螺旋滚道副传动原理完成了带多圈机械限位且符合人体工程学操作要求的手动接口。对传动结构强度和寿命进行了仿真分析,通过样机检测和调试试验,验证了设计计算与仿真结果的可靠性和调试方法的合理性,在传动机构效率调节、霍尔传感器运用、开环控制系统下的机构输出精度控制等方面获得了经验参数。通过预紧调整和提前量设定,可以提高传动系统28.6%的工作效率并保证不低于0.2mm的运行精度,为类似一体化机电产品的设计研制提供了参考。