摘要：针对发动机进气口总温总压测量的需求,设计了一种滞止罩式总温总压光纤复合探针。首先,利用有限元法对探针结构进行气动仿真,分析了探针结构参数对测量结果的影响。在此基础上,制造了总温总压光纤复合探针,并搭建了静态测试系统测试了其工作性能。实验结果表明,总温总压光纤复合探针可以工作在150℃,0.25 MPa的温压复合环境中,在常温至150℃范围内总压传感器的最大非线性度为0.5%,常压环境下总温传感器最大非线性度为4.04%。最后,根据温度数据完成了压力参数的温度解耦,全温区压力测量误差不超过1.55%。设计的总温总压光纤复合探针直径为5 mm,有效减少了探针对流场的干扰。

摘要：为评估弹性支承高周疲劳性能,根据某航空发动机串联式鼠笼弹性支承系统结构,设计了一套弹性支座疲劳试验件和试验参数测试方法,对弹性支座的高周疲劳性能进行试验研究。经试验验证,所设计的试验方案可以更好地模拟发动机工作状态下弹性支座的受力状态,试验过程中的载荷调节和控制更直接、便捷,为发动机弹性支承的疲劳寿命设计提供了方法支持。

摘要：航空发动机涡轮叶片的断裂脱落与叶片温度密切相关,准确测量涡轮叶片温度对航空发动机的安全运行具有重要意义。针对涡轮叶片材料发射率不均匀、周围高温物体反射严重以及探测角度变化等因素导致传统红外辐射测温方法精度难以保证的问题,基于辐射传输理论与红外热成像测温原理,分析了对红外测温结果影响的主要因素,提出了复杂背景下三维弯曲表面红外辐射测温的修正模型。通过设计实验测量获得弯曲表面的发射率、双向反射分布函数、角系数等重要参数,根据提出的温度修正模型,得到弯曲表面红外修正温度。通过与典型位置上热电偶的测温结果对比,测温误差由修正前的4%左右下降到1%以内,证明了所提的修正模型具有较高的精度和适应性,可为涡轮叶片气动传热试验技术的提升和航空发动机等重大装备的研制提供支撑。

摘要：简述了电源系统的组成及供给能力,并制定了电源系统方案。根据航空发动机地面起动及地面保障车的用电要求,分析了系统的用电功率及设计要求。针对航空发动机在使用中易出现起动机输出轴薄弱环节处断裂现象,采用了合适的限流匹配设计技术。同时,在电源中引入超级电容设计技术,解决了蓄电池等在高原、负温环境条件下性能下降明显的问题,并提高了系统响应特性,增加了发动机瞬间所需功率。最后,通过试验对设计进行了验证。

摘要：燃烧效率是航空发动机的关键气动性能参数,其准确获取对提高航空发动机性能、节省燃油、减少排放及匹配燃烧室总体性能等都具有重要意义。针对航空发动机温升燃烧效率的准确获取问题,设计了高准确度的进口参考温度传感器、出口参考温度传感器和媒介温度传感器,将出口参考温度传感器与媒介温度传感器相结合,提出并使用测点修正因子,实现了航空发动机温升燃烧效率现场校准。结果表明:所采用的温升燃烧效率校准方法合理、结果可信,参考温度传感器所得温升燃烧效率与燃气分析燃烧效率的相对偏差为0.3%~2.1%。

摘要：随着航空发动机推重比的不断提高,急需发展轻质、高强韧、耐高温、长寿命、抗烧蚀、抗氧化的碳化硅陶瓷基复合材料(SiC matrix ceramic composites,CMC-SiC),以满足航空发动机愈加苛刻的服役要求。本文简要介绍了CMC-SiC复合材料的特点和制备方法,综述了CMC-SiC复合材料在国外先进航空发动机热端部件上的应用进展及国内的研究现状。从工程化角度,指出了国内在高性能纤维、构件设计及制备、环境障涂层、无损检测技术、考核验证方法、修复技术等方面存在的差距及需突破的关键技术,指出了今后国内的研究目标与发展方向。

摘要：开展了双级轴向旋流燃烧室反应流场和燃烧性能的理论与数值研究。发展建立了一种多级旋流器性能评估方法,提出了综合旋流强度和能量利用率两个准则数来对旋流器性能进行评估,研究发现,旋流强度和流阻系数是影响旋流器能量利用率的主要因素。采用数值方法研究了双级旋流之间的相互作用机理,结果表明:双级旋流器之间,一级旋流强度对回流区宽度影响较大;综合旋流强度是影响燃烧室整体性能的直接因素;当综合旋流强度小于0.43时,为弱旋流;综合旋流强度介于0.43~0.6之间时,为中等旋流,有十分弱小的回流区;当综合旋流强度大于0.6时,呈强旋流,一定会有回流区出现;当综合旋流强度大于1.03时,为非常强的旋流;综合旋流强度一定时,双级旋流能够增加收益,能量利用较好。通过与实验及数值结果比较发现,该多级旋流器性能评估方法能够对旋流器性能进行准确评估,为未来多级旋流器的设计与性能评估提供了一种实用有效的方法。

摘要：航空适航法则及相关安全性标准中均对航空发动机叶片丢失后的安全性设计提出了要求,为此需要明确关键零件在叶片丢失后所承受的载荷环境。本文利用Newmark-β法求解载荷传递系统的瞬态运动微分方程,得到振动响应与力载荷的关系。设计了模拟转子不平衡响应试验,进行突加不平衡质量后的转子响应测试,进而通过试验件内外振动响应获得了冲击载荷的传递规律。同时为研究阻尼在叶片丢失外传载荷中的影响效果,通过控制对试验件阻尼器是否供油,进行了有支点阻尼及无支点阻尼的振动响应对比试验。研究结果表明,冲击载荷在通过静子件后会产生明显衰减,本文试验对象传递比最高仅为53%,远离转子支承处所承受的载荷远低于转子支承处的载荷。同时,阻尼会明显降低冲击瞬间的外传载荷,但对转子稳定后的稳态载荷影响较小。本文研究表明:进行航空发动机叶片丢失条件下安全性分析时,需考虑冲击载荷的衰减及阻尼影响。另外,合理的阻尼器布局将有效降低叶片丢失时产生的冲击载荷作用,有助于提升发动机的抗冲击能力。

摘要：设计了实际尺寸高压涡轮(HPT)主动间隙控制(ACC)系统机匣组件试验件,模拟ACC系统在高温、高压条件下的工作状态,研究了HPT机匣的温度分布规律,以及机匣温度随冷气雷诺数的响应特性,验证了供气总管及冲击冷却管的流动特性。结果显示:供气总管压力分布均匀,冲击冷却管从进气端至封闭末端的沿程压力逐渐升高,但管内压力随冲击冷却管开孔面积比的增大而接近一致;当ACC系统不工作和工作时,机匣周向单点温度与平均温度最大相对偏差分别为4.8%和5.8%;而在ACC系统工作时,随冷气雷诺数的变大,涡轮外机匣温度能显著降低,试验工况中,机匣各冷却部位平均温度的降幅可达16%~37%,达到预期效果。基于试验测试数据,验证并改进了HPT机匣组件换热分析模型,该模型具有较高精度和良好适用性。

摘要：本文简要介绍了中国燃气涡轮研究院在先进涡扇发动机空气系统与零件传热设计技术验证方面的研究情况,内容涉及发动机空气系统设计技术、零件热分析设计技术、涡轮叶片冷却设计技术及新型铸冷双层壳型高效涡轮冷却叶片设计中的关键技术。探讨了空气系统与零件传热设计技术中的设计计算方法、设计软件校核与改进、试验研究与参数测试、以及设计体系建设等问题,通过系统的模型、部件和发动机整机三个层次的试验验证,初步形成了空气系统与零件传热设计体系。