摘要：针对航空发动机涡轮盘低循环疲劳寿命受交变热应力影响的问题,对某型高压涡轮盘服役过程的温度场变化情况进行了研究。根据某型发动机高压涡轮盘试车过程中实测的随时间变化的温度分布,采用有限元方法分析了轮盘温度变化对不同考核部位应力水平的影响,对发动机工作状态下各考核部位的循环应力进行了计算。制定了试验方案,设计了试验装置,在旋转试验器上进行了涡轮盘在高温状态下的低循环疲劳试验,按照安全寿命法确定了盘心和螺栓孔部位的安全寿命。结果表明:温度变化对轮盘考核部位应力的影响明显,瞬态温度沿径向呈“V”型分布,导致螺栓孔部位应力水平比稳态温度分布下的提高了25.9%,使其成为涡轮盘的限寿部位;轮盘失效模式为低循环疲劳破坏,裂纹起源于螺栓孔的6、12点钟方向,沿径向扩展导致轮盘失效。

摘要：为了解决航空发动机主燃油伺服回路传感器故障率高、固定阈值判定算法精度低的问题,提出了一种基于有限频H_(∞)性能指标的扩展型观测器设计方法和一种动态阈值设计算法,实现主燃油伺服回路早期的故障检测。建立了包含非线性特性的主燃油控制回路数学模型,基于执行器及传感器所受扰动的频率分布区间,采用有限频H_(∞)性能指标,设计了观测器增益保证扰动到残差输出的无穷范数最小,增强了故障检测系统的抗干扰性。基于白噪声的概率统计特性提出了一种自适应动态阈值设计方法,降低了传统故障检测方法中的误报率和漏报率,提高了故障的检测精度,并通过仿真对该方法进行了验证。结果表明:针对不同的故障类型,该方法均可提高故障检测实时性,并提高故障检测精度,误报率和漏报率分别从5.5%和20.5%降至1%和9%,对航空发动机的健康维护具有重要意义。

摘要：随着航空发动机研制要求的不断提高,各种功能的露天试车台已经成为航空发动机整机试验体系中不可或缺的组成部分。在对露天台结构模型进行有效的简化基础上,利用ANSYS Workbench软件对其在不同拉力载荷作用下产生的静态变形量进行计算与分析,通过与实际测量数据进行对比验证,实现了单立柱悬臂式航空发动机露天试车台架测试性能分析与评估,同时研究了露天环境对其测量结果的影响规律,得到了250 kN载荷下模型静态变形校准量。结果表明:ANSYS Workbench计算静态变形整体平均误差为10.1%,发动机处考核点平均误差为5.16%,动架前端考核点平均误差为15.29%,动架后端考核点平均误差为9.85%,对比结果具有很好的吻合度,为露天试车台试验测试数据分析与校准提供了有力保障。

摘要：航空发动机附件机匣中心主动锥齿轮在工作过程中先后三次出现断裂故障,并连带其他部件不同程度损伤,造成飞行任务中断。故障件破坏形貌基本相同,主动锥齿轮辐板有包括5~6个齿的弧形大掉块,其余齿牙也均严重损伤。通过开展理化分析、强度和振动特性分析、动应力测量和整机振动响应测试,进行了故障机理研究,找出了故障原因,并据此进行了改进设计和持久试验验证。可为同类故障分析提供借鉴。

摘要：纤维增强树脂基复合材料对于改善航空发动机推重比、燃油经济性及节能环保具有重要意义。本文介绍了树脂基复合材料在民用航空发动机上的应用情况,总结了航空发动机复合材料风扇机匣和风扇叶片面临的挑战与关键技术问题,包括复杂曲面预制体设计技术、复合材料异形结构高精度制备技术、复合材料结构多尺度建模与精细化仿真以及复合材料机匣的包容性设计准则等。结合目前研究热点展望了可应用于航空发动机复合材料结构研制的新思路和新技术。

摘要：航空发动机回油管路处于润滑油和空气两相混合流动状态,实现管路中油气两相空隙率的测量对深入了解回油管路工作特性,进行管路流动分析及设计具有重要的意义。本文根据回油管路的运行状态,设计了适用于高温工况的8电极电容层析成像(electrical capacitance tomography,ECT)传感器;利用采集的阵列电容信号,建立了基于主成分回归(principle component regression,PCR)的空隙率测量模型;并针对回油管路温度变化范围大所引起的测量误差,提出了一种基于满管电容标定值的空隙率测量温度补偿方法,并进行了实验研究,结果表明,本文所提出的空隙率测量模型及温度补偿方法是有效的,在20℃~180℃温度变化范围内,空隙率测量的绝对误差均在10%以内。

摘要：为了实现航空发动机机匣安装边结合面接触应力测量与分布规律研究,基于一种具有超宽压力监测范围的MXene柔性压力传感器建立了机匣安装边接触应力动态测量系统,将其安装在两层安装边之间,并铺设13个测点,根据传感器的电阻变化率时域响应及压力标定曲线,实时获得对应测点的应力变化。将试验结果与仿真结果进行对比,趋势吻合良好,应力误差均低于7%。并开展结构参数与预紧力矩对接触应力影响规律的研究,得到提高密封性能的措施。研究表明,所建立的分析方法和测量系统可以准确实现接触应力的动态测量,影响规律分析可以为安装边密封设计提供参考。此外,研究方法具有普遍的适用性,对实现不同机匣安装边接触应力测量与规律分析具有一定的指导意义。

摘要：为系统性解决传统齿轮传动在航空发动机大功率提取传动系统中应用产生的承载能力不足、质量超限、稳定性较低等问题,设计了基于面齿轮传动的航空发动机中央传动,并进行LTCA分析,得到接触区面积比和应力等计算结果。研究结果表明,基于面齿轮传动的中央传动具有承载能力高、质量轻、运转平稳性好等优点,面齿轮传动可以为现有航空发动机传动系统提供一条可行的新型传动设计路线。

摘要：为了进一步提高风扇/压气机的负荷水平,对串列叶片进行了研究。采用理论方法分析了串列叶片相对于常规叶片的负荷优势区间,并利用低速大尺寸压气机试验台进行了对比试验验证。结果表明:当负荷系数大于0.46时,串列叶片表现出明显的优势,可以将负荷系数为0.46作为串列叶片优势区间的临界点。采用数值模拟方法分析了亚声速和超声速串列叶型前后排的相互影响机制,总结了串列叶型流动控制原则和优化设计思路,给出了典型亚声速和超声速叶型的优化设计结果。结果表明:优化后的亚声速和超声速串列叶型设计点损失分别减少了6%和20%,可用攻角范围分别拓宽了2°和0.5°。完成了负荷系数为0.4的双级风扇串列叶片出口级方案设计论证。结果表明:与常规方案相比,在常用转速范围内,串列叶片方案的压比明显提高,中低转速堵塞流量和等熵效率也明显提高。

摘要：为了解决航空发动机附件传动系统花键连接结构在正向设计阶段分析能力薄弱、缺少基础数据支撑,以及在复杂工作条件下齿面磨损严重等问题,开展了浮动花键磨损强度评估方法研究,提出适用于发动机附件传动系统浮动花键的齿面接触应力计算方法。并开展了花键磨损影响因素对比试验,测量不同材料、表面粗糙度、表面处理、润滑条件、偏斜角、齿形条件下的磨损量和齿厚变化量。结果表明:花键表面硬度是决定抗磨损能力的主要因素,硬度大抗磨损能力强;在偏斜状态下工作的花键通过齿形修形改善接触区位置,降低接触应力,可提高抗磨损能力;润滑油润滑可以减小摩擦磨损,减少磨屑产生,是减小花键磨损的首要措施;正确选择齿侧间隙有利于减小磨损发生。