摘要：为优化涡扇发动机的持久试车谱,减少试验过程中的三红线构型改装次数,对持久试车谱的等效设计与符合性验证方法进行研究。分析了持久原始试车谱及其不同阶段的损伤特征,以发动机零部件的等效损伤为原则,以减少三红线构型改装次数为目的,提出一种基于等效损伤原则的等效持久试车谱适航符合性设计与验证方法,并以某型发动机高压涡轮叶片为例提出模拟特征试验件设计方案。所提方法可作为整机持久适航取证试验试车谱优化工作的参考,所提方案可支撑模拟特征试验件的等效损伤试验。

摘要：叶栅端壁是航空发动机高压涡轮中流动结构与传热冷却特征最为复杂的区域之一。为提高采用轴向气膜冷却孔布局的原型涡轮端壁的综合冷却性能,本文依据各区域的流场结构和热负荷特性有针对性地进行局部高效气膜冷却强化设计,包括应用端壁通道进口空气幕冷却、扇形气膜孔以及等马赫数线优化布局等方法,使得冷气可以克服横流和二次流的影响,冷气附壁性和覆盖面积大幅提升。本文采用数值模拟方法在某型航空发动机高压涡轮真实进口条件下,验证了端壁改进冷却设计的耦合换热特性。与端壁原型冷却设计相比,在相同冷气消耗量下,端壁改进冷却设计在涡轮真实平均进口温度2150 K下实现了更低且更均匀的金属温度分布,有效消除了原型冷却设计中存在的局部高温热斑,端壁面积平均综合冷却有效度提升了14.2%。叶栅气动分析表明,端壁改进冷却设计还可以降低叶栅出口总压损失,改善叶栅气动性能。冷气流线分布规律表明,空气幕冷却在端壁应用中表现出良好的冷却性能;当空气幕冷气吹风比达到1.85时,可以克服端壁附近涡系的影响而达到尾缘区域形成冷却,并削弱二次流对压力面侧气膜冷却的不利影响;但当空气幕冷气吹风比达到2.12时则会由于过大的射流动量而脱离端壁表面,从而损失部分冷却效果,因此需要合理分配冷气用量。

摘要：为研究风扇叶片丢失(fan blade off,FBO)后含熔断结构转子系统的动力学响应特征,基于相似理论设计了一套与真实大涵道比涡扇发动机低压转子结构跨距比一致、动力学特性相似的缩尺模拟转子;设计了一种带减薄段和削弱孔的锥壁熔断结构,通过有限元分析确定了其失效阈值范围,在卧式高速旋转试验台上开展了FBO激励下含熔断结构的转子动力学特性试验研究。结果表明:熔断结构失效后模拟转子的一阶、二阶临界转速数值分别下降了30.4%、3.0%,与FBO的响应峰值数据相比,2#轴承座与前支座的冲击振动响应对于熔断结构失效更为敏感,且在转子降速时,5#轴承座的振动响应对一阶和二阶临界转速敏感程度近似,转子的大不平衡载荷有较大部分通过2#支点传递到外部。

摘要：为验证阻尼器-球轴承单元动态特性理论模型,设计了一种模拟该单元运行工况的专用试验机,详细介绍了试验机的总体设计方案、主体结构、驱动系统、润滑系统、加载系统、电气系统、计算机监控系统等,并完成了试验机主轴强度、刚度及模态校核。通过试验得到了轴承转速为6000,9000,13000 r/min时的内、外圈轴心轨迹以及油膜压力,结果表明,当转速从6000 r/min增大到13000 r/min时,内、外圈轴心轨迹趋于稳定,油膜压力增幅在10%以内,与理论分析结果一致,达到了试验机设计目的,同时也验证了理论模型的正确性。

摘要：为研究低雷诺数下轴流压气机叶型优化设计方法,本文验证了准三维求解器MISES对于低雷诺数流动的预测精度,对于V103叶型计算得到的转捩位置与实验值偏差小于5%,证实了其在低雷诺数流动中的可用性;基于多圆弧(MCA)叶型程序,利用增强精英保留遗传算法,搭建轴流压气机叶型准三维气动优化设计平台;以总压损失系数为优化目标,出口气流角为约束条件,对V103叶型进行了低雷诺数单点和高低雷诺数综合优化设计。结果表明:低雷诺数单点优化后,抑制了叶型层流分离泡现象,总压损失系数减小31.31%,性能显著改善;高低雷诺数综合优化后叶型在高雷诺数和低雷诺数下总压损失分别减小了3.05%和3.03%。本文研究结果证明了所发展工具的有效性和考虑雷诺数叶型优化的可行性。

摘要：为了在保证固体火箭可靠性的同时尽可能提高其运载能力,需要在方案设计阶段的多学科设计优化(Multidisciplinary Design Optimization,MDO)过程中精确量化发动机推力曲线的不确定性。本文针对考虑不确定性的MDO过程中推力曲线的不确定性难以精确量化以及不确定性分析效率过低的问题,提出了一种精确代理建模方法。通过本征正交分解方法实现发动机推力曲线不确定性的降维表达;建立Kriging代理模型来预测降维后模态系数的前4阶统计矩;使用最大熵法建立模态系数的精确概率分布模型,进而得到推力曲线的精确分布。对星型装药发动机的推力不确定性建模结果表明,推力不确定性分布的预测置信度可达98%;单次不确定性分析时间相比蒙特卡洛方法缩短99.92%。

摘要：为了确定最小封严流量,非定常数值研究了封严流量对轴流涡轮径向封严结构封严效果的影响。结果表明:随着封严流量的增大,盘腔内涡结构数量增加,封严间隙内旋转的入侵及出流结构的强度减弱;内侧轴向封严间隙内的非定常波动增大,直到内侧实现完全封严,继续增加封严流量,非定常波动减小。封严间隙内达到最大波动时的封严流量可以认为是实现完全封严的最小封严流量,这为试验条件下判断最小封严流量提供了一种参考准则。设计封严结构时优化封严结构的尺寸、在间隙内引入叠加封严流、封严齿上设计蜂窝结构等,都可以产生较大的非定常波动,以减小最小封严流量,提高封严效率。

摘要：为探究喉栓式固体姿轨控发动机推力动态性能可靠性,考虑燃气阀几何参数不确定性对固体姿轨控发动机变工况过程推力性能不确定性开展研究。结合固体姿轨控发动机工作原理、推力数学模型和零维内弹道方程构建发动机变工况过程推力计算模型。在此基础上,根据固体姿轨控发动机阀门几何参数不确定性模型,采用蒙特卡罗模拟法进行不确定性传递,获取喉栓瞬时运动后推力不确定性随时间的变化规律,实现变工况过程推力不确定性分析,并对不确定性变量进行重要度排序。量化评估固体姿轨控发动机实时调节过程中的推力不确定性,可以为固体姿轨控发动机控制系统提供更合理的设计要求,在满足设计需求的同时节省研制成本。

摘要：为了分析风扇转子叶片前缘侵蚀对压缩系统不同内外涵工况气动特性的影响,通过多级联算数值分析了某型大涵道比发动机压缩系统气动特性变化。研究结果表明,在峰值效率点工况下,前缘侵蚀后的发动机压缩系统总压比、等熵效率和通道流量分别相对下降0.18%、0.879%和0.972%。对风扇转子叶片而言,前缘侵蚀导致外涵道近喘点工况下95%叶高处表面静压系数曲线轴向0~24%区间的斜率下降,静压降低,轴向24%~40%区间的斜率上升,使叶型负荷降低,增压能力下降,激波向前移动。此外,前缘侵蚀会使外涵道近喘点处整体风扇叶片的攻角增大2°左右,导致叶片气动效率和失速裕度产生变化,偏离原始叶型设计。

摘要：鉴于空化水射流技术的重要性,对空化水射流的产生和作用机理进行了分析,并从空化水射流的流场观测分析、冲蚀作用测量、数值计算仿真三个方面对近年来空化水射流技术研究过程中采用的试验和数值计算研究方法进行了综述,归纳研究热点为设计喷嘴结构、拓展观测和测量实验方法、优化数值计算方法,并从提高空化水射流观察和测量能力和运用人工智能技术优化数值计算方法等方面提出展望,为空化水射流技术的研究和应用提供参考。