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2012年  第27卷  第11期

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首届试验仿真与数据挖掘测试与分析会议（624）
飞机水平尾翼水滴撞击特性及防冰热载荷计算
赵勇, 杨新亮
2012, 27(11): 2401-2407.
摘要 PDF(682KB) icon1482 icon543
摘要:
建立了利用欧拉法求解水滴撞击特性的方法,并基于Messinger质量和能量守恒方程建立了热载荷计算模型,以某型飞机三维水平尾翼为研究对象,展开了撞击特性和热载荷的计算.结果显示水平尾翼的局部水收集系数极值从翼根到翼尖逐渐增加,不同截面水滴收集系数的分布为设计防冰系统范围提供了依据.驻点附近及机翼上、下表面各存在一个热载荷较大的区域,进而确定该尾翼电加热防冰分为3个区域:中间连续加热区和上、下表面驻点附近的各一个间断加热区.
H2O污染对煤油燃料超燃冲压发动机燃烧室性能影响的数值模拟
邢建文, 肖保国
2012, 27(11): 2408-2413.
摘要 PDF(805KB) icon1725 icon620
摘要:
在超声速燃烧设备上进行了带凹槽的直连式双模态煤油燃料超燃冲压发动机污染与纯空气来流的对比试验.为了研究来流污染对超燃冲压发动机试验性能的影响,在相同的试验气体参数(马赫数为2,总温约为828K和总压约为800kPa)下,对带凹槽煤油燃料燃烧室进行了一系列对比燃烧试验.采用AHL3D软件对3个试验条件的燃烧室反应流场进行了数值模拟.计算和试验得到的压强分布比较接近且趋势一致.通过数值模拟获得反应流场的细节,探究污染影响的机理.
湍流模型对发动机排气系统流场和红外辐射特征计算的影响
胡娅萍, 吉洪湖, 白涛涛
2012, 27(11): 2414-2420.
摘要 PDF(738KB) icon1505 icon658
摘要:
计算分析了采用k-ω SST(shear-stress transport)模型、RNG(renormalization group)k-ε模型配合标准壁面函数(RNG k-ε+标准壁面函数)、RNG k-ε模型配合增强型壁面函数法(RNG k-ε+增强壁面函数)3种湍流模拟方法,对典型涡扇发动机轴对称收敛喷管排气系统流场、温度场、组分质量浓度场及红外辐射特征计算结果的影响.研究表明:对于这3种方法,排气系统腔体内壁面压力分布基本一致;但在温度场、组分质量浓度分布以及红外辐射特征方面的差别较大.RNG k-ε+增强壁面函数计算得到的内涵壁面与燃气流的温度、CO2与H2O的质量浓度和红外辐射强度值最大,RNG k-ε+标准壁面函数的计算结果其次,而k-ω SST 模型的计算结果最小.通过与试验结果对比,发现k-ω SST模型对排气系统红外辐射特征的模拟更加合理一些.
TAPS/MLDI低污染燃烧室油雾特性
徐榕, 赵坚行, 刘勇, 颜应文, 王锁芳
2012, 27(11): 2421-2428.
摘要 PDF(1716KB) icon1587 icon523
摘要:
采用粒子图像测速仪对一个带多点贫油直接喷射双环预混旋流燃烧室头部的低污染燃烧室油雾场进行了测量,试验研究不同燃油喷射方式时燃油流量变化对油雾特性的影响.结果表明:在试验工况下,粒径40μm左右的油珠数目最多,大于或小于此粒径的油珠数目都较少;单开值班级喷嘴时,随着燃油流量增加,燃油雾化变差;单开主燃级喷嘴时,增加燃油流量使燃油雾化稍有改善.同时打开值班级和主燃级喷嘴,保持油气比不变时,值班级和主燃级燃油量分配比例改变对燃油雾化特性的影响不大.
二元塞式喷管红外特征及壁面降温的红外抑制效果计算
陈俊, 吉洪湖
2012, 27(11): 2429-2435.
摘要 PDF(1071KB) icon1573 icon522
摘要:
用数值计算的方法研究了涡扇发动机二元塞式喷管在3~5μm波段的红外辐射特性,并与轴对称收扩喷管进行了对比.结果表明:无冷却措施时,相比于轴对称收扩喷管,二元塞式喷管在大部分探测角度上红外辐射增强,只在小部分的探测角度范围内具有红外抑制作用,在窄边探测面内探测角为90°方向上,其红外辐射强度降低了54%.若塞锥后部壁面温度降低300K,二元塞式喷管在大部分探测角度范围内的红外辐射强度明显低于轴对称喷管,在正尾向上的红外辐射强度降低了57%;与轴对称喷管中心锥表面降低相同温度相比,二元塞式喷管能取得更高的红外抑制效果,并且所付出的冷却代价较小.
超声速气流中煤油喷雾的热射流强迫点火
席文雄, 王振国, 李庆, 梁剑寒
2012, 27(11): 2436-2441.
摘要 PDF(738KB) icon1575 icon524
摘要:
在来流马赫数为2、总温为840K的双模态超燃冲压发动机扩张型燃烧室的冷起动工况条件下,对凹腔上游的煤油横向射流喷雾的热射流强迫点火过程进行了试验研究.采用高速相机拍摄了点火过程中的煤油喷雾阴影和自发光火焰的动态发展图像,对比分析了热射流喷射位置和喷射方向对点火试验结果及其凹腔驻留火焰形成的影响.试验结果表明:热射流点火主要以凹腔下游热射流与煤油喷雾的掺混燃烧为主要特征;远场的火焰逆流传播形成凹腔驻留火焰是热射流实现成功点火的主要机制.
涡轮级间燃烧室燃烧性能试验
丁国玉, 何小民, 金义, 秦伟林, 吴泽俊, 蒋波
2012, 27(11): 2442-2447.
摘要 PDF(670KB) icon1592 icon517
摘要:
开展了进口空气马赫数、驻涡区余气系数影响涡轮级间燃烧室燃烧性能的试验研究,获得了燃烧室性能参数的变化规律:随着进口马赫数的增大,总压损失从1.5%增加到7%,流阻系数变化不大,出口温度分布系数OTDF(overall temperature distribution factor)也相应变大;对于不同的进口马赫数,燃烧效率、OTDF随驻涡区余气系数的增大分别为降低和基本不变;燃烧效率大多在70%~85%之间;试验中得到的在燃烧室进口温度为473K时的最大贫油熄火余气系数为9.7.
直混燃烧与LPP组合燃烧室数值研究
刘强, 索建秦, 梁红侠, 黎明, 李瀚
2012, 27(11): 2448-2454.
摘要 PDF(1118KB) icon1479 icon671
摘要:
设计了直混燃烧与贫油预混预蒸发(LPP)组合的单管燃烧室.燃烧室头部采用同轴同旋向主模旋流器和副模旋流器结构,主、副油路分别采用直射式喷嘴和压力雾化喷嘴,可以在单管燃烧室上掌握和实现低污染燃烧排放控制技术,并采用Fluent软件对设计的单管燃烧室模型进行数值模拟.计算结果表明:主副模燃烧区相互独立;副模是直混燃烧,主要作用稳定火焰.主模是预混燃烧,燃烧区温度分布均匀,从而实现低NOx排放.解决了大工况下低NOx排放与慢车贫油熄火之间的矛盾.
凹槽孔槽深和动量比对气膜冷却特性的影响
王振伟, 朱惠人, 张宗卫, 孟庆昆
2012, 27(11): 2455-2461.
摘要 PDF(1301KB) icon1541 icon493
摘要:
采用瞬态液晶全表面测量技术测量了凹槽孔的气膜冷却特性,研究了动量比和槽深对冷却效率的影响,并和圆柱形孔的测量结果实施了比较.结果表明:冷气在凹槽内横向传播,凹槽抑制了冷气射流分离,凹槽孔比圆柱形孔提供更多的二维气膜.槽深孔径比为0.75是最佳的.随着动量比的增加,冷却效率值逐渐趋于稳定,冷却效率仅有轻微增加.
气动热力学与总体设计
某航空发动机全包线气动稳定性设计方法
刘永泉, 施磊, 梁彩云
2012, 27(11): 2462-2467.
摘要 PDF(336KB) icon1998 icon553
摘要:
根据稳定性基础理论及工程经验,以某型航空发动机为例,按GJB/Z 224-2005进行了全包线气动稳定性设计,并进行了试验验证.研究结果表明:发动机在高空小表速节流状态下风扇和高压压气机的需用稳定裕度均较大;在发动机包线右边界,风扇需用稳定裕度较大,且基本一致;着陆过程受喷管亚临界影响,风扇需用稳定裕度较大.因此,这些工况在发动机设计和使用中应重点关注.在发动机气动稳定性设计时应保证风扇和高压压气机可用稳定裕度大于需用稳定裕度,并留有一定余量.采用的设计方法可以有效地满足复杂工程研制需求.
内收缩比可控的二元高超声速变几何进气道研究
袁化成, 滕健, 郭荣伟
2012, 27(11): 2468-2474.
摘要 PDF(1171KB) icon1734 icon522
摘要:
提出了一种进气道内收缩比可控、包括唇口后退等几何动作的变几何进气道的设计思路,给出了具体的设计过程及影响因素.据此开展了二元高超声速定、变几何进气道气动方案设计,并进行了细致的数值模拟,给出了进气道气动性能参数随来流马赫数的变化规律,将定、变几何进气道气动性能进行了对比分析,结果显示:设计马赫数下,定、变几何进气道气动性能基本相同;非设计马赫数下,变几何进气道的流量系数明显高于定几何方案,且马赫数越低,两者相差越大.静压比、温升比、总压恢复系数及隔离段出口马赫数则相差不大.
内并联型TBCC进气道方案设计及验证
张华军, 郭荣伟, 谢旅荣
2012, 27(11): 2475-2483.
摘要 PDF(1185KB) icon1663 icon540
摘要:
提出了一种带可变几何泄流腔的内并联型涡轮基组合循环(TBCC)进气道设计方案.介绍了进气道的总体设计思路,给出了进气道的设计马赫数、转级马赫数及飞行轨迹,对不同来流条件下进气道的工作方式以及全马赫数范围进气道型面调整的安排进行了论述,确定了进气道主要气动参数与型面参数的选取原则.通过数值模拟和高速风洞试验的手段,对进气道设计方案的可行性进行了验证.数值模拟结果表明:当Ma0≤2.5时,进气道的总压恢复系数均在0.8以上,当2.5<Ma0≤4.5时,进气道的总压恢复系数均在0.3以上,符合进气道总体方案的要求;冲压模态下,冲压通道的出口马赫数均小于0.4,出口静压均大于0.5个标准大气压,均能满足冲压燃烧室的燃烧需求.风洞试验结果表明:模态转换过程中,进气道涡轮通道具有良好的进/发匹配特性,且进气道涡轮/冲压通道具有良好的相容性能.研究结果可为我国开展组合动力研究提供方案参考和技术储备.
基于马赫数分布规律可控概念的高超声速内收缩进气道设计
李永洲, 张堃元, 南向军
2012, 27(11): 2484-2491.
摘要 PDF(1161KB) icon1623 icon531
摘要:
提出了一种高超声速内收缩进气道设计方法.在壁面马赫数分布规律给定的前提下,通过有旋特征线法反设计出轴对称基准流场,采用流线追踪技术来生成进气道的无黏型面并通过黏性修正得到进气道最终构型.对相同约束条件下设计的几种典型马赫数分布规律的基准流场进行对比分析,选取了反正切马赫数分布规律设计基准流场进而生成一种圆形进口的高超内收缩进气道,数值仿真结果显示:这种进气道具有良好的流量捕获特性和较高的压缩效率,表明提出的设计方法可行,拓宽了基准流场的选择范围,值得进一步深入研究.
一种二元定几何混压式超声速进气道流场控制概念研究
翁小侪, 郭荣伟
2012, 27(11): 2492-2498.
摘要 PDF(842KB) icon1375 icon518
摘要:
针对二元定几何混压式超声速进气道低马赫数时流量系数低加速性能差的问题,提出了一种新的泄流槽流场控制概念,并通过数值仿真,揭示了泄流槽控制激波结构机理及其主要几何参数对进气道性能的影响规律.研究结果表明:采用该流场控制方案可通过泄流槽入口处的波系结构使进气道在低于设计马赫数时的出口总压恢复系数和流量系数相对于原型方案均得到明显提高,而在设计点关闭泄流槽后进气道的性能与原型进气道基本相当,这对改善冲压发动机在低马赫数转级后的加速性能是有利的.
一种适用于热流计算的改进WENO格式
王超, 吴颂平
2012, 27(11): 2499-2504.
摘要 PDF(676KB) icon1329 icon515
摘要:
数值格式是影响高超声速热流数值计算准确度的主要因素之一.根据高超声速流场的特性合理的控制了数值黏性,对WENO(weighted essentially non-oscillatory)格式进行了改进,使其适用于高超声速热流计算.研究结果表明:改进后的格式在捕捉激波时具有良好的激波辨率,在壁面附近尽量减小了数值黏性,提高了格式的黏性分辨率.数值试验也表明了这种改进算法的有效性.
金星气球环境分析与热动力研究
雷岩鹏, 杨春信
2012, 27(11): 2505-2510.
摘要 PDF(816KB) icon1425 icon491
摘要:
分析了金星独特的大气环境,归纳了影响金星气球飞行的主要环境因素,并建立了数学模型.依据金星气球的投放、飘浮程序,设计了金星原型氦气球,设计驻留高度为35km.建立了金星气球热动力仿真平台.计算结果表明:金星气球在30~40km高度释放,可快速到达驻留高度并作长期飘浮;金星气球系统的温度范围为440~520K,最大速度低于10m/s.这为进一步开展对金星气球的研究提供了依据.
爆震发动机超声速进气道的非定常耦合流场数值研究
温玉芬, 谭慧俊, 张启帆, 程代姝
2012, 27(11): 2511-2520.
摘要 PDF(1525KB) icon1438 icon522
摘要:
采用带化学反应的非定常数值仿真方法,对爆震发动机(PDE)内进气道、燃烧室、尾喷管的耦合流场进行了分析,并着重研究了爆震压力波及其反射波对超声速进气道内流动结构的非定常干扰过程,对比了3种进气道/燃烧室耦合方式下进气道流动特性的差异.结果表明:通过在燃烧室内填充以化学恰当比预混的燃料和氧化剂,数值仿真可获得稳定自持的爆震波.在爆震波压强作用下所产生的结尾波系和反射激波会发生耦合干扰作用,它们在流道内的运动传播影响了结尾波系的前传幅度.通过对比不同进气道/燃烧室耦合方式的流场特征发现:采用突扩式进气道/燃烧室连接段可利用燃烧室头部固壁的阻碍以及其对爆震高压波的反射作用将大部分的压缩气体存储于燃烧室内,进而减弱进气道与燃烧室之间的耦合干扰作用,对提高进气道的工作稳定性有利.另外,内凹式燃烧室头部段的引入还为压缩气体提供了额外的存储空间,故可以进一步缓冲爆震高压,提高进气道的稳定工作裕度.
大飞机动力
径厚比对锥柱形金属膜片屈曲和后屈曲状态的影响
强洪夫, 周算, 王广, 王学仁
2012, 27(11): 2521-2528.
摘要 PDF(1569KB) icon1476 icon513
摘要:
通过有限元方法研究了半径及径厚比对锥柱形金属膜片翻转过程的影响,并选取典型的半径及径厚比样本点对分析结论进行了数值验证.研究结果表明:膜片半径太小或太大均表现出一定的尺寸效应,小半径膜片的尺寸效应更显著;半径为203~403mm的膜片其屈曲和后屈曲状态表现出明显的一致性;对于确定半径的膜片,径厚比太大,膜片承载能力太小而导致翻转效率较低,径厚比太小,膜片屈曲载荷呈指数级显著增加而不易翻转,径厚比为160~400的膜片其翻转效率较好,并且后屈曲状态表现出一致性;选取典型的样本点对结论进行了数值验证,一致性较好.
确定时间序列均值和方差函数的移动多点平均方法
王治华, 傅惠民, 张勇波
2012, 27(11): 2529-2533.
摘要 PDF(281KB) icon1404 icon542
摘要:
为了提高有限样本或小样本情况下时间序列均值和方差函数的确定精度,以保证时序建模、分析和预测精度,提出一种确定序列趋势项的移动多点平均方法.该方法能够得到时间序列均值中非周期部分,结合样本周期图法得到的周期项,可综合得到其均值函数,并可进一步得到时序的标准差函数.Monte Carlo模拟对比结果表明:该方法不仅能够保证时间序列段内分析精度,而且能够有效提高时间序列的预报精度.
各向异性Chaboche黏塑性本构方程隐式应力积分算法
王庆五, 张世辉
2012, 27(11): 2534-2538.
摘要 PDF(525KB) icon1527 icon513
摘要:
针对各向异性Chaboche黏塑性本构方程,利用有效参数控制法推导了该方程的隐式积分算法,该算法把所有未知量都用同一个控制参数表示,并形成控制方程,从而把本构方程应力积分的问题转化成一个非线性控制方程的求解问题.该积分算法程序,与通用有限元软件Marc结合,通过单个单元对单向拉伸、循环、松弛的响应的实验数据进行了数值模拟,通过与显式算法对比,该隐式算法的稳定性和收敛性有所提高.构件的对比分析也表明隐式算法比显式算法具有较高的效率.
多工况过程动态SDG故障诊断
周虹, 左洪福, 苏艳, 白芳
2012, 27(11): 2539-2546.
摘要 PDF(507KB) icon1519 icon542
摘要:
通过分析多工况过程的故障动态特性,在符号有向图(SDG)中引入工况条件,补充对未测节点的表达,提出了一种新的定性描述模型——过程动态有向图,给出了建模方法和基于故障依赖性关系 D 矩阵的诊断流程.该模型满足了随工况变化调整结构和参数的需求,诊断算法解决了实际系统部分状态常常因未测量而造成信息缺失的问题.同时综合不同过程的SDG诊断能改善静态SDG模型定性推理分辨率.利用提出的方法建立了某民用飞机发动机引气系统的诊断模型并进行了诊断,结果表明该模型有效且实用.
叶片安装角对叶盘结构受迫响应特性的影响
兰海强, 臧朝平
2012, 27(11): 2547-2552.
摘要 PDF(757KB) icon1497 icon620
摘要:
利用简化的叶盘结构有限元模型和基于极值原理的改进Monte Carlo模拟技术,详细分析了叶片安装角失谐对叶盘结构受迫响应特性的影响.分别对6种不同安装角误差的叶盘结构的受迫响应进行了数值计算,得到了各自对应的响应放大因子概率密度曲线,通过曲线比较,分析了叶片安装角误差对叶盘结构受迫响应特性的影响规律.研究表明:安装角误差虽对叶盘结构的固有频率影响较小,但对叶片受迫响应影响是很大的,并且受迫响应幅值放大因子随安装角失谐程度增加而增加.
叶轮机械
某双级高压涡轮全三维计算
曾军, 王彬, 卿雄杰
2012, 27(11): 2553-2561.
摘要 PDF(1578KB) icon1404 icon467
摘要:
采用自主研发的全三维黏性涡轮设计体系对某双级高压涡轮进行了反设计,并利用商业软件CFX12.0在采用二方程湍流模型SST(shear stress transportation)模型、考虑冷气和转捩等条件下对反设计得到的叶型进行了全三维计算分析,采用源项模拟技术处理气膜冷却流动.计算结果与试验数据进行了对比,结果表明计算得到的效率与试验值吻合,中等负荷高压涡轮气冷叶型采用后部加载设计技术可有效控制流动损失.
离心压气机级串列叶栅扩压器内流场的数值研究
周莉, 韦威, 蔡元虎
2012, 27(11): 2562-2568.
摘要 PDF(1187KB) icon1615 icon536
摘要:
对某一带串列叶栅扩压器的离心压气机级进行了数值模拟,分析了串列叶栅扩压器后排叶片不同周向位置对压气机级流动及性能的影响.结果表明:串列叶栅扩压器性能优于单列叶栅扩压器,其后排叶片在不同周向位置处效率和压比均优于单列叶栅扩压器,效率提高幅度能达到1.9%,压比的提高幅度为2.85%.串列扩压器分流叶片的周向位置对其内部流动情况有显著影响,两排叶片之间存在一个最佳位置使扩压器损失最小.串列叶栅扩压器的主要损失集中在50%叶高以上的区域.
高压涡轮转子间隙泄漏流动的非定常特征研究
王大磊, 朴英, 陈美宁
2012, 27(11): 2569-2576.
摘要 PDF(1550KB) icon1350 icon499
摘要:
利用数值方法求解三维非定常雷诺平均Navier-Stokes方程模拟某跨声速高压涡轮流场,研究了某跨声速高压涡轮流场的非定常特征,通过详细分析动静干涉对间隙泄漏流动的影响,进一步明确了泄漏流周期性变化的规律和成因.研究发现:静子尾缘燕尾波的外侧分支外尾波是间隙内部流动结构变化的主要原因,间隙泄漏涡的周期性变化则受外尾波和尾迹的共同影响.外尾波深入转子通道内部周期性经过间隙,在间隙前缘附近产生很强的逆压梯度,使间隙前部流动方向明显改变而产生大范围分离.外尾波导致间隙泄漏流量明显增加并周期性震荡.在静子尾迹和外尾波共同作用下,泄漏涡强度出现波动且涡的位置前后移动,使泄漏涡呈现明显的非定常性.
低速单级轴流压气机自引气扩稳实验
李继超, 刘乐, 张宏伟, 童志庭, 林峰, 聂超群
2012, 27(11): 2577-2584.
摘要 PDF(2866KB) icon1536 icon470
摘要:
在一台低速单级轴流压气机上采用自引气-喷气方式进行了实验研究,实验中分析比较了不同的引气方式对压气机失速裕度改善(SMI)以及对压气机效率的影响,同时对不同自引气方式的扩稳机理进行了探讨.实验结果表明:自引气方式能够有效的改善压气机失速裕度,并且能够略微提高压气机效率.与传统的外部引气相比,节省了外部引气所需要的外部空气压缩系统;为自引气在实际压气机稳定性控制中的应用提供参考.
可调静子旋转凸台位置对端区流动的影响
王靖宇, 杨荣菲, 王志强, 胡骏
2012, 27(11): 2585-2591.
摘要 PDF(1509KB) icon1336 icon598
摘要:
对包含凸台的可调静子模型进行简化,研究了不同凸台位置对端区流动的影响.通过实验测量与数值模拟对比可以发现:可调静子端区流动损失主要是由叶片气动负荷引起的泄漏及气流绕过凸台造成的掺混2个部分组成;通过合理优化设计,将凸台置于气动负荷高的叶片前缘并覆盖尽可能多的前缘间隙,能够有效降低损失,改善气动性能.
自动控制
基于偏差值的航空发动机参数标准化修正模型
钟诗胜, 崔智全, 王体春, 张慕楠
2012, 27(11): 2592-2598.
摘要 PDF(489KB) icon1546 icon588
摘要:
考虑到大气温度、大气湿度和燃烧热值等因素的影响,在第三相似理论的基础上提出了一种基于气路参数偏差值的标准化修正模型,以发动机生产厂家的历史数据为学习样本,建立了多元非线性超定方程组,采用高斯牛顿迭代法进行模型中未知参数的回归求解.使用该模型对测试集数据进行偏差值求解,并把结果与其他模型求解的偏差值进行对比,结果表明:修正后的标准化模型具有更高的精度,更接近于厂家系统的原始模型,具有较高的创新性和实用价值.
航空发动机双重传感器故障诊断逻辑研究
孔祥兴, 王曦
2012, 27(11): 2599-2608.
摘要 PDF(1927KB) icon1485 icon632
摘要:
针对航空发动机控制系统的双重传感器故障,提出了一种采用双路容错设计的卡尔曼滤波器故障检测隔离系统.故障检测隔离系统由一系列卡尔曼滤波器组成,每个滤波器都假定2路传感器故障,而以故障支路外的测量值作为输入量.当双重传感器故障发生时,只有不包含故障传感器信息的滤波器保持较低的估计残差,其他滤波器都会产生较大的估计残差,如此双重传感器故障便可以被隔离.利用滤波器组估计残差的特征,进一步设计合理的运算逻辑,系统就可以同时对传感器单一故障进行检测和隔离.为了验证故障诊断系统的有效性,在发动机慢车状态分别对传感器发生双重故障和单一故障的情况进行仿真.仿真结果表明:故障诊断系统能够准确有效地对传感器双重故障和单一故障进行检测和隔离.
一种涡轴发动机系统应急状态快速响应控制方法
陈国强, 张海波, 严长凯, 王健康
2012, 27(11): 2609-2615.
摘要 PDF(1055KB) icon1518 icon482
摘要:
针对直升机应急状态下特殊快速响应需求,基于涡轮放气原理,提出了一种新的应急状态快速响应控制方法.在应急状态下,除了燃油控制外,同时将涡轮放气量作为发动机控制变量,采用多变量鲁棒方法设计了应急状态直升机/涡轴发动机三变量快速响应控制器,该综合控制方法不仅实现了直升机垂飞通道的控制,而且在保持输出功率通道稳定,即自由涡轮转速恒定的前提下,借助于涡轮放气实现了燃气涡轮转速的闭环控制,有效实现了发动机功率快速跟随能力.最后,以直升机UH-60/涡轴发动机T700综合模型为对象,仿真验证了在直升机应急状态急升-急降过程中,直升机垂飞速度、发动机自由涡轮转速以及燃气涡轮转速跟踪指令的情况,结果表明:相比传统的PID(proportional integration differential)控制,基于快速响应控制方法建立的闭环系统响应迅速,动静态品质良好,能够达到直升机应急状态的特殊设计要求.
动力传输
节流通风的航空发动机轴承腔腔压计算方法
郁丽, 李国权
2012, 27(11): 2616-2621.
摘要 PDF(580KB) icon1296 icon503
摘要:
为解决节流通风的航空发动机轴承腔的腔压难以计算的问题,考虑节流孔处通风介质可压缩性,结合某典型节流通风轴承腔的实例,分析了节流通风的发动机轴承腔通风气体流动的特点,提出了其腔压计算方法.通过实例计算,结果表明:计算值与试验值的绝对误差较小,结果满足滑油系统与空气系统联合计算的工程需要.该计算方法可为节流通风的航空发动机轴承腔腔压计算提供参考.
弧齿锥齿轮印痕稳定性优化设计与试验
苏进展, 方宗德
2012, 27(11): 2622-2628.
摘要 PDF(1354KB) icon1627 icon470
摘要:
为了改善弧齿锥齿轮印痕的稳定性,提出了印痕敏感性系数的优化设计方法.首先,参数化齿面印痕,并分析等效错位量对印痕参数的影响;定义了印痕参数相对于错位量的敏感性系数,建立基于印痕面积和印痕水平位置的敏感性系数之和最小的数学模型,优化小轮机床调整参数,获得具有稳定印痕的齿面.算例的仿真结果表明:在一定的错位量范围内,优化后齿面印痕的敏感性系数之和减小了,改善了印痕的敏感性;印痕发展试验验证了齿面印痕在实际工况下的稳定性.
小轮双向修形参数对面齿轮副啮合性能的影响
吴聪, 李大庆, 魏冰阳
2012, 27(11): 2629-2634.
摘要 PDF(835KB) icon1590 icon480
摘要:
提出了面齿轮传动副小轮双向修形方法,推导了修形小轮及面齿轮齿面方程,建立了考虑安装误差的传动啮合方程,研究了局部共轭面齿轮副的啮合特性.算例分析表明:通过对小轮双向修形,可以获得开口向下的抛物线传动误差,改变双向修形参数值能控制接触路径的走向和传动误差的幅值.该方法能实现对面齿轮副局部共轭啮合特性的预控,对避免面齿轮副传动的边缘接触,抑制其啮合振动、噪声具有重要的理论意义.
火箭发动机
氢氧火箭发动机羽烟紫外辐射参数反演研究
国爱燕, 唐义, 白廷柱, 黄刚, 朱希娟
2012, 27(11): 2635-2640.
摘要 PDF(726KB) icon1557 icon518
摘要:
针对氢氧火箭发动机羽烟紫外辐射特性参数分析,提出一种基于紫外CCD(change coupled device)相机采集的单幅辐射图像,同时反演羽烟内紫外辐射源项和吸收系数的方法.该方法将羽烟简化为发射-吸收轴对称介质,通过对辐射图像数据进行Able变换得到三维介质内辐射强度分布,利用最小二乘法将反演问题转化为使计算得到的与Abel变换得到的辐射强度误差最小的最优化问题,然后利用共轭梯度法求解该最优化问题.通过在求解正问题得到的准确值的基础上添加随机噪声,模拟辐射图像数据,分析了测量误差对算法反演精度的影响.结果表明:该算法对测量误差不敏感,能够准确的重建羽烟内的辐射源项和吸收系数分布.

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