航空发动机多电分布式控制系统故障诊断与容错关键技术综述

针对未来航空发动机需求,结合多电分布式控制特点和优势,基于先进算法,开展了多电分布式控制系统故障诊断与容错关键技术研究。首先从航空发动机分布式控制系统、多电发动机、故障诊断与容错控制方法和硬件在环仿真平台搭建4个方面对国内外航空发动机多电分布式控制系统故障诊断与容错技术进行梳理,总结了多电分布式控制系统故障诊断与容错的关键问题;之后提出了多电分布式控制系统的故障诊断与容错架构设计、基于模型的故障诊断与容错方法、双主动冗余电机控制系统故障诊断与容错方案、基于深度学习的电力作动器故障诊断与容错方案和硬件在环仿真平台搭建的关键技术;最后对航空发动机多电分布式控制系统故障诊断与容错未来的发展趋势进行展望。     

突加不平衡下弹性环挤压油膜阻尼器减振性能实验

为了研究在瞬态冲击（突加不平衡）下弹性环挤压油膜阻尼器(elastic ring squeeze film damper,ERSFD)对转子系统突增振动的抑制效果,设计并搭建带ERSFD的转子动力学实验台,开展突加不平衡动力学实验,获取阻尼器供油和不供油下转子系统升速及降速过程中的振动响应规律。结果表明ERSFD供油后有效地抑制了突加不平衡引起的瞬态响应,降低了突加不平衡引起的额外振动74.39%,同时抑制了转子经过临界转速的基频振动（幅值最大降低了62.18%）;ERSFD供油后会在转子系统中引入额外的刚度和阻尼,其综合效果表现为转子的临界转速较ERSFD不供油的状态下,1阶临界转速降低2.39%。     

氧化剂环缝宽度对旋转爆震波传播特性影响的实验

为了揭示氧化剂环缝宽度对旋转爆震波传播特性的影响,在凹腔形旋转爆震燃烧室中,采用环缝-喷孔式喷注器,燃料和氧化剂分别为乙烯和氧气体积分数为50%的富氧空气,实验研究了氧化剂环缝宽度对旋转爆震波传播模态及传播特性的影响。结果表明:在不同氧化剂环缝宽度下,均成功实现了旋转爆震波的稳定传播,并观察到稳定爆震、周期性振荡和非周期性振荡3种模态;周期性振荡模态的当量比范围随着氧化剂环缝宽度的增加而扩大,且每个振荡周期包括爆震波解耦、缓燃波加速和爆震波形成3个过程;与稳定爆震模态相比,在两种振荡模态中,燃烧波的平均传播速度大幅降低且存在较大的速度波动。      

脉冲射流对环量控制翼型气动性能的影响

定常射流在大迎角下气动性能较差,借助脉冲射流能够有效改善大迎角下的气动性能,并减少射流所需质量流量。采用非定常数值模拟的方法进行了脉冲射流作用下的环量控制翼型气动特性计算和流场分析。总结了占空比和频率分别对时均升力和升力脉动幅值的影响趋势;分析了不同迎角下的脉冲射流流动机理;进一步指出了射流动量系数的影响规律,并借助脉冲射流和定常射流的叠加效应有效缓解了升力脉动现象。结果表明:低占空比、同等升力系数下,脉冲射流可大幅度减小质量流量,但升力脉动幅值较大;小迎角下随频率增大,升力系数先增大后减小,但整体变化幅度不大,大迎角下随频率增大,升力系数持续性增大;脉冲射流能够推迟失速迎角,扩宽环量控制技术的可用迎角,并且随动量系数增大,这种优势更加明显;借助脉冲射流与定常射流的叠加效应,能够有效缓解脉冲射流作用下的升力脉动现象,达到飞行使用条件。      

亥姆霍兹共振器对热声不稳定极限环的预测

验证亥姆霍兹法求解亥姆霍兹共振器对热声极限环影响的可靠性,实验在Rijke管上进行.采用耦合非线性热释放率模型、实测阻尼率及共振器阻抗模型的亥姆霍兹法求解耦合共振器前后热声极限环特性.其中共振器阻抗模型采用阻抗管修正.结果表明:修正的阻抗模型可有效模拟不同背腔流量下共振器反射率幅值和相位.背腔流量增加,共振器阻抗增加....     

直升机浮动渐开线花键微动磨损影响因素分析

为探究不同磨损影响因素对浮动花键磨损的影响程度,基于能量耗散理论,建立了花键副微动磨损预测模型,分析了扭矩、载荷波动、花键材料、摩擦因数、轴向不对中以及角向偏心对浮动花键的磨损影响规律;同时建立熵权-模糊关联分析模型,客观分析了不同磨损影响因素对花键磨损的关联程度.结果显示:基于能量耗散的微动磨损模型所计算的花键齿顶、...     

基于线性自抗扰的齿轮传动涡扇发动机控制

为了研究干扰对航空发动机系统的影响及提高控制系统抗干扰能力,采用基于模型的设计方法（MBD）,建立一种大涵道比齿轮传动涡扇发动机（GTF）部件级模型,并且针对发动机干扰来源,根据发生机理建立大气湍流干扰和功率提取干扰模型。基于线性自抗扰控制（LADRC）方法设计了发动机转子转速控制器。在全数字仿真平台和硬件在环仿真平台上对发动机模型、干扰模型以及控制算法进行了集成与验证。结果表明：发动机在面对这些类干扰时,LADRC控制器在转速等重要性能指标上的抗扰能力比PID控制器提高20%以上。LADRC控制具有更好的鲁棒性和抗干扰能力,保证了发动机的平稳运行,为LADRC在实际航空工程中的应用打下了良好的基础。     

弹性环式挤压油膜阻尼器减振实验研究

为研究弹性环式挤压油膜阻尼器(ERSFD)的减振效果,建立了可更换不同参数弹性环的转子实验系统,开展了ERSFD的减振效果验证实验,并对实验结果进行了对比和分析.研究结果表明:ERSFD对转子具有较明显的减振作用.供油前后转子系统的各阶临界转速相对变化不超过4.63％,说明ERSFD的油膜不会明显改变转子系统模态.ER...     

新体制光学遥感卫星变转速环扫控制方法

针对基于圆锥扫描的新体制超宽覆盖光学遥感卫星在变转速环扫成像过程中,多条带在固定时间内有效拼接的问题,为了确保其在一个环扫周期内,卫星在相机开机期间绕对地轴慢速稳定自旋、相机关机期间变转速快速自旋,并且在下一次相机开机时刻自旋到指定的相位,提出一种bang-bang控制与固定时间控制相结合的复合控制方法。首先给出变转速姿态控制问题的数学模型,并采用两次坐标旋转,分别描述垂直于自旋轴和绕自旋轴的运动,建立光学环扫成像卫星的姿态模型。针对变转速环扫控制问题,将bang-bang控制与固定时间控制相结合,设计控制策略,并推导固定时间控制律。仿真校验结果表明,所提出的控制方法对于解决光学环扫成像卫星变转速环扫控制问题具备有效性,并具有良好的控制精度。     

口环间隙对双级高速离心泵性能的影响

为探究口环间隙对离心泵性能的影响,以双级低比转速高速离心泵为研究对象,测量了原型及减小口环间隙改进型的水力性能,对比了两种方案的测试结果,结合试验数据和计算分析了口环间隙对离心泵泄漏损耗及摩擦损耗的影响。结果表明：减小口环间隙能有效提高离心泵的扬程及效率,改进方案的泵效率提升约5%;在设计转速测量工况范围内,随着流量的增大,原型方案的扬程系数逐渐下降,小口环间隙方案的扬程系数变化较小,扬程系数下降使得计算的泄漏损耗占比变化更加显著;尽管减小口环间隙会增加摩擦损耗,但考虑泄漏损耗的影响时,确保运行安全的情况下减小口环间隙是提高泵性能的有效途径。