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2008年  第23卷  第6期

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大飞机动力
风扇/压气机气动设计技术发展趋势——用于大型客机的大涵道比涡扇发动机
陈懋章, 刘宝杰
2008, 23(6): 961-975.
摘要 PDF(3103KB) icon2688 icon645
摘要:
分析了大型客机使用的当代先进大涵道比涡扇发动机及其下一代的风扇/压气机气动设计技术的现状和发展趋势,探讨了我国研制高性能大涵道比涡扇发动机在风扇/压气机方面所面临的严峻挑战,以及为了满足我国研制大涵道比涡扇发动机的需求,需要在风扇/压气机气动研究方面尽快展开的一些关键研究.
大型飞机发动机的发展现状和关键技术分析
刘大响, 金捷, 彭友梅, 胡晓煜
2008, 23(6): 976-980.
摘要 PDF(619KB) icon1825 icon538
摘要:
对军民用大涵道比涡扇发动机的现状和发展趋势等进行了阐述,从国家大型飞机工程的战略目标、大型飞机发动机的重要性和市场前景等方面,对我国大涵道比涡扇发动机的需求、现状和差距进行了初步分析,简要介绍了我国大涵道比涡扇发动机的总体方案,提出了发展我国大涵道比涡扇发动机的主要关键技术,并分别从大涵道比涡扇发动机、国际合作、材料工艺试验条件建设等方面,简要论述了关键技术解决途径与措施建议.
发动机技术进步对飞机先进性的重要作用
陈大光
2008, 23(6): 981-985.
摘要 PDF(556KB) icon1831 icon487
摘要:
推进技术的创新曾经是空中运输进步的基本推动力.研制大型客机,必须认识发动机技术进步对飞机性能先进性的重要作用.以用于波音公司B787梦幻飞机的美国通用电气公司(GE)的GEnx发动机为例,分析发动机技术先进性对飞机高效、低污染、智能化、低成本和舒适性的作用.最后从国外的技术发展途径,提出发展我国发动机技术的一些想法.
民用发动机污染排放及低污染燃烧技术发展趋势
赵坚行
2008, 23(6): 986-996.
摘要 PDF(1870KB) icon2081 icon627
摘要:
针对民用发动机污染排放的现状,介绍了低污染燃烧技术发展概况及趋势,国际民航组织(ICAO)颁布的《航空发动机的排放》标准,以及中国民用航空局(CAAC)对排气污染物的规定,分析了排气污染物的生成机理和主要影响因素以及改善措施.对6种先进低污染燃烧室(分级、变几何、催化、贫油预混预蒸发燃烧室(LPP)、富油燃烧/淬熄/贫油燃烧技术(RQL)以及双环预混旋流(TAPS)等燃烧室)的工作原理与特点、以及应用状况作了简要分析.其中分级燃烧技术构成了先进低污染燃烧室设计的技术基础,而LPP,RQL与TAPS燃烧室为三种很有发展前途的低污染燃烧室.此外,还介绍了贫油直接喷射、燃料电池以及主动燃烧控制等三种新型的低污染燃烧技术,虽然实现这些技术难度较大,但有广阔的应用前景.
基于场强法的平板法兰角焊缝接头的疲劳寿命估算方法
郭海丁, 武奇
2008, 23(6): 1082-1086.
摘要 PDF(1263KB) icon1592 icon403
摘要:
焊接接头疲劳损伤具有局部性特征.基于应力场强法的基本思想,通过对角焊接接头的场径分析,通过对法兰角焊缝接头应力集中区的弹塑性有限元计算和应力场强数值求解,得到了接头焊趾区局部应力场强.在此基础上,根据光滑试件的S-N曲线,最终得到了法兰角焊缝接头的疲劳寿命的一个估算值.该结果与局部应力应变法相比,疲劳寿命预测精度有较大提高,与试验结果吻合良好.
磁悬浮阻尼器对磁悬浮转子系统动态特性影响
谢振宇, 李克雷, 赵钦泉, 黄佩珍
2008, 23(6): 1087-1092.
摘要 PDF(1325KB) icon1368 icon415
摘要:
为改善磁悬浮轴承细长转子系统的动态性能,在原有支承基础上增加磁悬浮阻尼器.分析了磁悬浮轴承与磁悬浮阻尼器组合柔性转子系统的动态性能,并与不含磁悬浮阻尼器系统的动态性能进行了比较.由于增加了合适位置及合适控制参数的磁悬浮阻尼器,提高了系统在第1,2阶弯曲模态振动时的阻尼,使系统顺利越过二阶弯曲临界转速在16000r/min稳定运行.
一种改进的航空发动机转静件碰摩故障诊断方法
何田, 刘献栋, 李其汉
2008, 23(6): 1093-1097.
摘要 PDF(2014KB) icon1574 icon484
摘要:
针对航空发动机碰摩故障的实际情况,分析了各种诊断方法的应用局限性,引入并改进适用于航空发动机碰摩诊断的基于SVD(奇异值分解)的碰摩特征提取方法:提出利用数据边界延拓来消除边界振荡,以此发展了适合短时间序列和长时间序列的奇异值分解处理方法,并探讨了简便实用的奇异值选择方法.并在某航空发动机故障信号的检测中,取得了良好的效果.
双转子发动机转差引起的叶片尾流激振
赵福星, 史海秋, 杨兴宇
2008, 23(6): 1098-1101.
摘要 PDF(1335KB) icon1617 icon462
摘要:
介绍了双转子结构发动机在飞行使用中高、低压转子转速差随转速的变化特点,提出了转差可能在高、低压转子交界处的动叶间引起尾流激振的观点,并通过计算实例对转差引起的叶片尾流激振特点作了简要描述.与导向器的尾流激振比较,转差引起的叶片尾流激振有着易激起危险的低阶振型、共振转速范围宽和激振强度低的特点.
发动机连杆的保守模糊可靠度设计
王铁, 吴净, 周淑文, 张国忠, 巴德纯
2008, 23(6): 1102-1105.
摘要 PDF(348KB) icon1098 icon430
摘要:
从强度安全性的角度出发,综合运用概率密度函数联合积分法与功能密度函数积分法,整理并推导了发动机连杆的保守模糊可靠度计算公式,即应力、强度及构件的几何尺寸等参数都为正态分布,隶属度函数为k次抛物线分布时的模糊可靠度计算公式;通过VB编程实现发动机连杆保守模糊可靠度设计数值解的计算.本程序可直接应用于设计计算中,以提高连杆的设计水平.
复合材料层合板鸟撞损伤及吸能影响因素数值分析
于连超, 陈伟, 关玉璞, 温海涛
2008, 23(6): 1106-1110.
摘要 PDF(1398KB) icon1355 icon428
摘要:
数值分析是进行复合材料构件抗鸟撞损伤设计工作中的重要内容.主要采用瞬态非线性有限元分析方法结合文献试验对层合板鸟撞过程进行数值分析,分析了鸟撞层合板的初始损伤情况以及某一时刻各层的应力、应变情况;对比分析了铺层顺序、层合板参数、鸟体参数的变化对层合板吸收能量的影响.分析结果对航空复合材料层合构件抗鸟撞研究具有一定的参考价值.
气动热力学与总体设计
高超进气道临界起动特征
王成鹏, 程克明
2008, 23(6): 997-1002.
摘要 PDF(610KB) icon1580 icon496
摘要:
通过对一种吸气式高超飞行器模型的Ma=7风洞吹风试验结果的分析,获得了高超进气道不起动、临界起动和起动状态的流动特征,包括流动图谱、压力分布和气动力分布;并将进气道内收缩比值与等熵理论最大起动收缩比限、自起动最大起动收缩比限和经验最大起动收缩比限做了对比分析,分析结果有助于高超进气道的设计和起动性能的评估.
激波/平板湍流边界层干扰的数值模拟
李志强, 李正强, 闫文辉
2008, 23(6): 1003-1007.
摘要 PDF(1732KB) icon1677 icon484
摘要:
采用理性GAO-YONG可压缩湍流模型,模拟了激波/平板湍流边界层干扰现象,结果表明:计算所得到的壁面压力分布、摩阻系数分布和速度型分布均与实验值吻合很好,并且比较准确地预报出了入射斜激波与平板湍流边界层干扰所引起的边界层分离点和再附点等流动特性.由此表明GAO-YONG可压缩湍流模型能够准确地用来模拟激波/平板湍流边界层的干扰流动.
航空发动机整机准三维流场仿真
于龙江, 陈美宁, 朴英
2008, 23(6): 1008-1013.
摘要 PDF(558KB) icon1401 icon483
摘要:
分析了航空发动机各部件内部流动的S2流面数学模型,进行了整机流场仿真计算.求解过程采用具有TVD性质的高阶Godunov格式,具有良好的数值稳定性和激波捕获能力.考虑了粘性效应以及二次流损失对于部件及整机性能的影响.对于部件间及叶排间的参数传递,采用了一种完全守恒的处理方法,保证了数值通量的连续性.仿真结果与试验数据的对比证明该方法具有较高的精度.
开启式高超声速进气道启动性能试验
王翼, 范晓樯, 梁剑寒, 刘卫东, 王振国
2008, 23(6): 1014-1018.
摘要 PDF(550KB) icon1406 icon509
摘要:
设计了具有入口开启功能的高超声速进气道,并在Ma=6连续式自由射流风洞中进行了启动性能的试验研究.通过对进气道壁面静压变化和捕获流量的测量,验证了此种具有开启功能的变几何方案的可行性.试验结果表明,开启机构能够有效地提高进气道的启动性能.分析认为,进气道入口的逐渐打开过程辅助进气道建立起超声速流场.同时,开启机构避免了进气道自启动的迟滞效应,使进气道实现启动.
基于全局气动优化方法的跨声速叶栅气动优化
宋立明, 罗常, 李军, 丰镇平
2008, 23(6): 1019-1023.
摘要 PDF(1190KB) icon1340 icon543
摘要:
提出了适用于叶栅三维气动设计优化的全局自动气动优化方法.对NASA Rotor 37转子叶栅进行了气动优化设计.利用该叶栅的试验数据校核了计算流体(CFD)程序的可靠性.以等熵效率最高为目标函数,在满足流量约束和总压比约束的条件下,完成了跨声速叶栅的气动优化设计.优化叶栅的等熵效率提高了1.66%,具有优秀的气动性能和变工况性能.优化结果表明,通过优化三维跨声速叶栅的型线和径向基迭方式,可以有效的减小跨声速叶栅的激波损失.
磁控等离子体对收敛喷管性能的影响
张炎, 黄护林
2008, 23(6): 1024-1030.
摘要 PDF(1255KB) icon1381 icon449
摘要:
采用诱导磁场方程,Mixture混合两相流和磁场修正的湍流两方程模型,研究施加不同强度磁场时,收敛喷管内等离子体的流动和传热特性以及等离子体对尾喷流的包裹情况.结果表明,随着气流在收敛喷管内加速,等离子体被掺混的程度增加.增强磁场可提高近壁面处等离子体体积分数,抑制其湍流度,降低高温气体向喷管壁面的传热.当By=1.3T时,磁控等离子体可降低54.4%的壁面温升,增加0.74%的喷管推力系数,在出口4倍当量直径处对尾气仍有一定的包裹.
航空动力系统制造管理中质量形成的不确定性
毛景立
2008, 23(6): 1031-1040.
摘要 PDF(2068KB) icon1453 icon439
摘要:
针对军用航空动力系统的制造过程,分析了其质量形成的不确定性的影响因素;从理论探讨的角度,提出了消除或降低该不确定性的思路,即,借助合同并实行合同约束下的主观质量——合约化质量管理模式,构建监督机制、激励机制、约束机制等.
跨声速条件下轴对称收扩喷管内外流场的数值研究
胡海洋, 王强
2008, 23(6): 1041-1046.
摘要 PDF(1004KB) icon1305 icon548
摘要:
采用有限体积法,二阶精度插值的Roe格式对三维流场N-S方程进行空间离散;采用LUSGS隐式时间推进法和多重网格技术加快计算收敛速度;采用不同湍流模型、壁面函数对轴对称喷管内外流场进行三维数值模拟.计算结果与实验数据对比表明,采用涡粘修正的RNG模型,内流场使用增强壁面函数,外流场使用标准壁面函数可以得到准确的计算结果.研究表明:在亚声速条件下,喷管外壁面压力分布随落压比的变化不大;超声速条件下,喷管外壁面激波随着落压比的增大前移.
叶轮机械
分立式导向器离心涡轮气动改型设计与流场分析
刘菁, 单鹏
2008, 23(6): 1047-1053.
摘要 PDF(1036KB) icon1098 icon426
摘要:
对某高负荷低速较大扭矩单级冷气起动涡轮进行了原型机气动分析和改型机气动设计.该涡轮采用离心式流动,分立式导向器和冲击式转子.分析发现,该涡轮负荷系数极高而不追求高效率.为增大功率而进行的改型设计采取了加大流量而保持进气压强不变的技术方案.流场模拟结果显示,该改型设计在涡轮转子直径减小6%的情况下,在原型涡轮设计转速下及其140%转速下的输出功率各约为原型机的2倍和2.8倍.
旋转冲压压缩转子二维进气流道数值研究
韩吉昂, 严红明, 钟兢军, 孙鹏, 于洋
2008, 23(6): 1054-1060.
摘要 PDF(2304KB) icon1472 icon475
摘要:
借鉴二维超声速进气道的设计方法,设计了一种旋转冲压压缩转子的二维进气流道,并采用二维雷诺平均N-S方程和Spalart-Allmaras湍流模型对其流场进行了数值仿真,研究了转速、背压对二维进气流道中波系结构、内部流动特性和性能的影响.计算结果表明:所提出的旋转冲压压缩转子二维进气流道设计方法是可行的;二维进气流道中产生的激波系与二维超声速进气道中产生的激波系相类似,所不同的是二维进气流道中产生的激波为弯曲激波,而二维超声速进气道中产生的激波为平直激波;转速和背压对二维进气流道的性能有较大影响.
某轴流式血液泵的实验与改进设计
展昭, 张岩, 桂幸民
2008, 23(6): 1061-1066.
摘要 PDF(823KB) icon1685 icon454
摘要:
原型血液泵LAP-00的数值模拟及实验结果表明,在设计转速9000r/min下,最大效率点对应的设计点流量为11L/min,远大于临床所需38L/min的流量,致使血液泵在实际应用时效率偏低;而静子区域存在的流动分离与回流,极易造成血流停滞进而引发血栓.改进后的血液泵LAP-23,将设计转速从9000r/min降低至8000r/min,减小了转子叶尖切应力对血细胞的破坏;设计点流量降低至6L/min,并消除了静子区域内的分离和回流.
间隙流触发压气机内部流动失稳机制及周向槽扩稳机理
王沛, 朱俊强, 黄伟光
2008, 23(6): 1067-1071.
摘要 PDF(1016KB) icon1492 icon531
摘要:
利用高频响动态压力传感器对某低速轴流压气机转子的失速先兆和顶部流场进行了详细的测试,探明该压气机内部存在与叶顶间隙泄漏流相关的突发型失速先兆,对压气机转子内部流场进行了单通道定常和非定常数值模拟,详细分析了压气机内部流动失稳过程中顶部流场结构的变化,揭示顶部间隙泄漏流触发轴流压气机内部流动失稳机理.在此基础上,利用周向槽处理机匣结构对顶部间隙泄漏流进行控制,并探讨了周向槽处理机匣结构提高压气机稳定工作裕度机理.
改进的流线曲率通流计算方法及在双涵道压缩系统设计中的应用
邵伏永, 杨金广, 刘振德, 胡骏
2008, 23(6): 1072-1076.
摘要 PDF(518KB) icon1814 icon467
摘要:
基于轴对称的S2流面理论,发展了一套流线曲率通流计算方法.为了提高计算的收敛性、稳定性和计算精度,对求解过程中的流线曲率计算、松弛因子的选取等方面进行了改进;提出了一种简单易行的叶片力的处理方法,使得该方法可以计算叶片排以内的区域;为了计算风扇和轴流、离心以及组合压气机构成的双涵道压缩系统,发展了一种计算速度快、稳定性好的双涵道计算方法.最后将改进的通流计算方法用于一双涵道压缩系统的反设计,验证了其可行性.
槽道宽度对压气机叶栅气动性能的影响
周敏, 王如根, 曾令君, 赵英武
2008, 23(6): 1077-1081.
摘要 PDF(1122KB) icon1641 icon474
摘要:
数值模拟了槽道宽度对压气机叶栅气动性能的影响.结果表明,在4种采用不同槽道宽度的叶片开槽流动控制方案中,槽道出口射流均能有效吹除叶片吸力面尾缘附面层气流,提高叶栅气动性能,并存在使叶栅性能提升最大的最佳槽道宽度;随着槽道宽度增大,槽道出口射流流量及其作用范围得到增大,但同时也增加了射流在槽道出口处的流动损失,限制了射流的作用效果,从而使大槽道宽度时的叶栅性能下降.
自动控制
基于卡尔曼滤波器及神经网络的发动机故障诊断
姚华, 单贵平, 孙健国
2008, 23(6): 1111-1117.
摘要 PDF(1636KB) icon1740 icon458
摘要:
提出了一种基于卡尔曼滤波器及神经网络的航空燃气涡轮发动机气路故障诊断的方法.该方法用卡尔曼滤波器来估计发动机可测参数的变化量,再由神经网络来映射发动机性能参数的变化量,并据此进行发动机气路故障诊断.数字仿真表明,该方法是可行的,有效的.
基于改进LS-SVM的航空发动机传感器故障诊断与自适应重构控制
蔡开龙, 谢寿生, 杨伟, 吴勇
2008, 23(6): 1118-1126.
摘要 PDF(3082KB) icon1500 icon531
摘要:
提出了一种基于改进LS-SVM的航空发动机传感器故障诊断与自适应重构控制方法.该方法通过给误差变量赋予不同权值因子提高LS-SVM的鲁棒性,采用修剪算法提高LS-SVM的稀疏性;该方法从某涡扇发动机输入输出空间中建立其正常模型,采用阈值判别法对传感器故障进行实时监视与诊断,并用模型输出值代替故障传感器测量值反馈回闭环控制系统,实现对发动机的自适应重构控制.仿真结果表明,该方法能及时准确地定位故障,并进行有效的自适应重构控制.
基于模糊粗集的航空发动机特征参数提取算法
宋云雪, 张传超, 史永胜
2008, 23(6): 1127-1130.
摘要 PDF(635KB) icon1393 icon462
摘要:
提取发动机性能状态的特征参数,是提高发动机故障识别正确率和可靠性的必要条件.针对实际航空发动机故障参数所具有的模糊和连续性特点,提出了一种基于模糊粗糙集的特征参数提取算法,并应用到某型航空发动机故障识别.研究结果表明:属性约简的核则为导致发动机故障的特征参数,以此特征参数进行故障诊断,可保证较高的诊断精度;同时,该算法的抗干扰性提高了整个系统故障识别的正确率.该算法可用于航空发动机故障分类、故障诊断以及状态监控.
基于RTWEC的控制算法自动代码生成技术
陆军, 郭迎清, 王斌正
2008, 23(6): 1131-1134.
摘要 PDF(828KB) icon1569 icon530
摘要:
研究基于实时工作间嵌入式代码生成器(Real-timeworkshopembeddedcoder,RTWEC)的航空发动机复杂控制算法自动生成可执行代码技术,介绍原理及其应用方法.针对某型航空发动机控制器多变量控制算法的手动编程和自动生成代码进行电子控制器半实物仿真并比较分析.结果说明该方法简单、易行,有效降低了程序编制、查错和调试的工作量,缩短了研制周期,可以广泛用于控制器复杂算法从设计仿真到具体实现的开发过程.
首届试验仿真与数据挖掘测试与分析会议（624）
超燃冲压发动机燃烧室冷态流场研究
王靛, 宋文艳, 李建平, 蔡元虎
2008, 23(6): 1135-1140.
摘要 PDF(1461KB) icon1490 icon393
摘要:
利用西北工业大学电阻加热超声速燃烧室直连式实验设备,针对自行设计的超声速燃烧室模型,在燃烧室入口马赫数Ma=2.0、入口流量m=0.73～1.0kg/s、入口总压pt≈(7～8)×105Pa、入口总温Tt为室温条件下,开展了不同燃烧室进口流量、隔离段长高比以及燃烧室出口堵塞比情况下的燃烧室冷流实验;采用CFD商用软件对燃烧室冷流流场进行了数值模拟,并将计算结果与实验数据进行了对比和分析.研究结果表明,增加隔离段的长高比,可以提高燃烧室抗反压的能力,燃烧室出口压力场的畸变对燃烧室内部流场有较大的影响,同时通过计算结果与实验数据的对比验证了计算方法的适用性.
某型飞机机翼防冰系统计算分析
常士楠, 袁美名, 霍西恒, 张泉
2008, 23(6): 1141-1145.
摘要 PDF(1087KB) icon1871 icon454
摘要:
主要针对某型飞机机翼的热气防冰系统计算分析,得到水滴直径变化对撞击极限的影响,飞行马赫数变化对机翼表面换热系数的影响,分析了不同飞行高度湿表面和干表面的温度分布.结果表明水滴撞击区随着水滴直径增加而增大;机翼表面的换热系数随飞行马赫数的增加而增加;在相同计算条件下,干表面温度比湿表面温度要高.对多个典型截面以及其在不同飞行状态的计算结果表明,在给定的计算条件下,4km及7km时防冰系统工作都是有效的,7km时表面部分位置湿表面温度低于0℃.
火箭发动机
N2O/HTPB固液火箭发动机喷管两相流计算
田辉, 蔡国飙, 孙再庸
2008, 23(6): 1146-1150.
摘要 PDF(618KB) icon1773 icon503
摘要:
利用二维轴对称N-S方程对选用氧化亚氮/丁羟基燃料推进剂的固液混合火箭发动机的喷管两相流进行了计算.计算采用MacCormack时间推进预报校正二步格式,采用了Baldwin-Lomax代数湍流模型和两相平衡流模型.计算了三种氧燃比下4个不同喷管的喷管流场参数,并计算了喷管性能,通过比较两相流和气相流的计算结果,分析了不同氧燃比和喷管形状对喷管性能的影响,认为固液火箭发动机的性能主要受氧燃比的影响,为固液混合火箭发动机的设计提供了依据.
动力传输
旋转机械状态参数图形识别的免疫-模糊形态学方法
窦唯, 刘占生, 王政先, 何鹏
2008, 23(6): 1151-1160.
摘要 PDF(2146KB) icon1380 icon481
摘要:
以旋转机械振动多维图形为对象,研究了直接提取和挖掘图形特征信息的模糊形态学方法,提出了基于模糊数学形态学及免疫智能的旋转机械振动参数图形识别方法.利用模糊形态滤波方法实现图形滤波,研究了模糊形态边缘检测算子,并结合旋转机械振动参数图形进行形态学梯度的边缘纹理特征提取,最后利用人工免疫算法对图形特征进行诊断识别.在600MW模化汽轮机转子试验台上进行了转子正常、转子不平衡故障、转子不对中故障及汽流激振故障的试验,诊断结果表明所提出的方法可以获得较高的诊断精度.

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