基于仿真的航空发动机进气畸变系统设计方法研究

进气畸变试验是航空发动机气动稳定性评定的重要方法。本文提出一种基于仿真的畸变网设计框架,克服了传统设计方法无法准确逼近目标畸变图谱、实验迭代次数多的缺点。提出了将畸变网格简化为多孔介质模型,采用CFD工具逼近目标图谱的畸变网设计方法。最终完成了300mm尺寸的畸变发生器的实物设计及风洞试验,实际的畸变指数与设计目标误差小于1%,试验结果表明设计框架可以高精度、高效地模拟畸变要求。     

航空发动机机载健康管理系统设计方法

为解决航空发动机机载健康管理系统正向设计流程不清晰、设计需求不明确、需求设计对应及追溯不规范的问题,在对比国内外现有健康管理功能架构体系的基础上,结合正向设计中需求捕获、需求分析和功能分配,研究了由上到下的航空发动机健康管理系统正向设计基本流程,开发了航空发动机健康管理正向设计流程平台,实现了机载功能架构的设计。引入基于模型的系统工程思想,采用面向对象的工程设计思路,建立功能目标量化、功能描述、模块定义等图形化设计方法,验证了该设计方法在硬件设计中的可用性。通过研究航空发动机机载健康管理系统设计方法并分析机载功能组成,建立了可扩展的流程平台,基于模型设计方法建立了可用的硬件设计模型,可为航空发动机机载健康管理系统设计提供参考。     

复合材料Ω形加筋壁板低速冲击渐进损伤及剩余强度分析

研究复合材料Ω形加筋壁板结构在不同能量及位置的低速冲击作用下的渐进损伤及其冲击后剩余强度具有重要意义。通过编写VUMAT子程序,将选择的三维Hashin失效准则及刚度退化模式加入渐进损伤模型中并与文献中试验进行对照,进一步研究不同冲击位置及不同冲击能量对于模型冲击载荷、渐进损伤及剩余强度的影响。结果表明,在加强筋中央位置处冲击对结构剩余强度影响最大;相同冲击位置处,冲击能量越大,结构损伤越严重,剩余强度越小。这为复合材料Ω形加筋壁板的结构设计提供了参考。     

基于核函数的后置非线性盲源分离算法在铁磁材料缺陷检测中的应用研究

磁记忆信号检测是分析铁磁材料缺陷和缺陷定位的一种有效方法。由于检测环境噪声、缺陷磁记忆信号弱以及缺陷位置重合引起的信号抵消等原因,易导致传感器采集到的是多维混合磁记忆加噪声复杂信号,体现出较强的盲特性。如何从观测信号中提取有效缺陷信号是分析缺陷类型及定位的关键,传统的降噪方法无法从混合磁记忆观测信号中有效分离缺陷特征信号。文章提出基于核函数的后置非线性盲源分离算法对地下埋管磁记忆信号进行分离,通过与经典盲分离算法Fast ICA进行算法性能比较,表明新算法能够较好地从混合信号中提取有效缺陷特征。     

基于POD和ARMA的阵风响应预测降阶模型研究

针对阵风响应流场高效精确分析需求,基于非定常CFD数值模拟发展了一种快速流场预测的降阶模型。采用本征正交分解(POD)方法对高斯阵风激励的CFD非定常流场快照进行特征分析、并基于能量占比准则截取主要基模态来降维,采用自回归滑动平均(ARMA)方法建立各主要基模态系数的线性预测模型。采用NACA0012和DLR-F12的分析算例进行了验证,与CFD非定常计算结果对比分析表明,模型具有可靠的计算精度,适合于精确高效快速分析阵风响应,为阵风减缓设计提供技术支撑。     

连续旋转下陀螺敏感轴偏移误差标定与补偿

激光捷联惯导因其具有良好的短期精度和稳定性等优势而被装备在武器、飞机等领域。针对连续旋转下机抖激光陀螺敏感轴偏移造成导航精度下降的问题,建立了机抖陀螺敏感轴偏移误差模型,利用陀螺有限元仿真结果完善该模型。提出了一种标定方法,该方法通过一种新的位置编排方案对6个敏感轴偏移误差进行充分激励,并用Kalman滤波估计出误差参数。仿真试验表明,该方法可以准确标定出敏感轴偏移误差参数。实物试验表明,补偿敏感轴偏移误差后,惯导系统在动态环境下的速度误差减少了80%以上。该标定与补偿方法能提高惯导系统动态导航精度,具有一定工程价值。     

电感传感器系统性能影响因素研究

电感位移传感器常用于高速高精光束定位装置等精密测量领域,为了提高电感位移传感器的性能,需要研究电感传感器灵敏度、线性度、分辨率、带宽的影响因素。针对不同电导率大小的衔铁对电感灵敏度的影响关系问题,建立了涡流效应的变压器模型,结果表明：电导率越高的衔铁,其灵敏度越小。分析了激磁频率的选取原则,并推导了电感、电阻的分开测量计算方法。为了确定基于数字锁相放大器解调的位移分辨率与带宽的关系,建立了基于数字锁相放大器解调的测量误差模型。设计了差动电感传感器的位移检测系统,实验结果表明：在带宽为1kHz、总量程为1mm时,经过三次正反行程循环测量,灵敏度为6.888V/mm,重复性达到0.275%,位移分辨率达到26.40nm。经过三次样条平滑非线性补偿后,线性度可以达到99.93%。在相同量程与带宽内,分辨率、线性度优于部分国内外性能较好的传感器。     

基于Bow-tie模型的机坪管制移交后机坪运行管理安全风险分析

随着民航业的迅猛发展,主动式的安全风险管理已经格外重要。机场要进行有效的机坪运行风险管理,迫切需要从机坪实际运行需求角度出发,针对机坪运行典型不安全事件,全方位系统的识别与分析造成不安全事件的潜在因素与预防措施,实现应急工作的端口前移,同时对不安全事件发生后可能导致的严重后果与控制措施进行分析,以减轻后果防止事件恶化。本文基于安全风险管理理念,首先介绍Bow-tie模型基本原理,然后结合机场机坪管制移交及移交后航空器机坪运行典型不安全事件类型,采用5M模型,从人员、设备、环境、管理和任务等方面,分析并列举引起典型不安全事件的潜在因素,并分别建立典型不安全事件的Bow-tie分析模型,进行风险分析,提出相应的预防和控制措施。     

模型实时驱动的航空发动机沉浸式虚拟运行系统

为实现多学科信息的融合与沉浸式表达,针对当前虚拟现实技术在航空发动机领域的应用存在多学科信息综合表达不 足、仿真实时性低等问题,开发了一种跨学科异构模型集成仿真的航空发动机沉浸式虚拟运行系统。在信息融合与实时交互方 面,研究航空发动机气动热力性能实时仿真、实时控制、参数化结构建模与仿真、数据实时共享与多学科联合仿真集成等技术,实 现了模型实时驱动的航空发动机虚拟运行功能;在数据可视化及3维渲染方面,研究结构数据轻量化处理技术、实时渲染优化技 术,对温度、压力等流场数据进行实时映射,实现了逼真、流畅的沉浸式实时渲染效果。基于上述研究工作,在中国首次开发了1 套由模型实时驱动、跨学科数据集成的航空发动机沉浸式虚拟运行系统,结果表明：该系统实现了发动机结构、系统和性能模型数 据的关联与交互。相关技术和成果可用于协同设计、沉浸式评审、虚拟培训等场景,为未来实现数字孪生、虚实融合的数字发动机 研发提供关键技术支撑和参考。     

面向航空发动机研制的数字孪生定义研究

数字孪生是21世纪诞生的一种技术体系和工作模式,目前已经在学术界、工业界和官方研究机构得到广泛研究和实践应用。为了在航空发动机研制中准确运用数字孪生,就必须明确其定义及内涵。在前期通过文献统计分析得到数字孪生定义模型的基础上,对不同研究视角下的典型定义进行分析、归纳,明确数字孪生的核心要素,以及不同要素的相互关系、在数字孪生中的作用。以此得到面向复杂装备研制的数字孪生定义,并结合航空发动机研制的特定实践,将之具象化为航空发动机研制的数字孪生定义。结果表明：面向航空发动机研制的数字孪生定义核心要素是发动机实体、孪生模型、数据和交互,数字孪生以航空发动机实体为实现载体,以孪生模型为实现功能的核心,以数据和交互作为媒介和推动手段,最终达到提高航空发动机质量、保障航空发动机运行的目的。