特征航空發(fā)動機管路反求建模方法

介紹了參數(shù)化設(shè)計特征建模技術(shù),并對航空發(fā)動機典型結(jié)構(gòu)件的特征信息進行了分析,提出了基本特征體素的概念,將其應(yīng)用在參數(shù)化設(shè)計中,用以解決復(fù)雜結(jié)構(gòu)件的參數(shù)化問題。

航空發(fā)動機振動信號包含了多種振源的振動信號和大量的噪聲分量。通過對其進行hilbert-huang變換,將復(fù)雜信號分解為代表不同物理意義的單分量固有模態(tài)函數(shù)(intrinsicmodefunctions,imf),然后對每一個imf子帶信號提取基于能量加權(quán)的廣義粗糙度特征實現(xiàn)對振動信號的描述。最后將上述特征送入svm分類器進行訓(xùn)練,根據(jù)分類器的輸出結(jié)果確定航空發(fā)動機的工作狀態(tài)和故障類型。通過對實測航空發(fā)動機試車時得到的振動信號的實驗分析結(jié)果表明,該算法可以有效地識別發(fā)動機的振動故障。

航空發(fā)動機維修是一個具有高動態(tài)性和高復(fù)雜度的商業(yè)領(lǐng)域。本文采用多agent方法對航空發(fā)動機維修進行調(diào)度仿真。本系統(tǒng)可對等待維修的飛機數(shù)量、周轉(zhuǎn)時間和維修生產(chǎn)線利用率等關(guān)鍵指標進行分析,從而為航空發(fā)動機維修提供可靠的決策支持。同時,本系統(tǒng)以動態(tài)腳本的方式支持多種發(fā)動機可靠度估計算法,增加系統(tǒng)的可擴展度。最后,通過多個案例驗證本系統(tǒng)的有效性。

隨著我國航空航天技術(shù)的不斷發(fā)展和提升,我國在航空航天的相關(guān)技術(shù)上有了非常大的突破.在航空航天生產(chǎn)加工技術(shù)中,尤其是大型薄壁部件的加工過程中,化學(xué)銑特種加工技術(shù)就被廣泛的應(yīng)用和推廣,化學(xué)銑技術(shù)雖然在我國的航空航天加工制作過程中廣泛應(yīng)用,但是這項加工技術(shù)還沒有完全成熟.因此需要我們在實際的工作中給予不斷的完善和升級.

針對航空單級增壓泵在發(fā)動機低轉(zhuǎn)速下供油壓力不足的問題,給出了一種采用徑向串聯(lián)方式的兩級旋渦組合泵設(shè)計方法。該方法首先使用經(jīng)驗系數(shù)法對旋渦組合泵進行初步結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計。其次通過計算機數(shù)值模擬方法反復(fù)迭代優(yōu)化出旋渦組合泵的最終結(jié)構(gòu)參數(shù)。最后采用二次多項式擬合對兩級旋渦組合泵的流量-揚程性能進行了預(yù)測。仿真結(jié)果表明:所設(shè)計的兩級旋渦組合泵滿足設(shè)計要求,達到了預(yù)期設(shè)計指標。

收稿日期:2005206220 基金項目:教育部新世紀優(yōu)秀人才計劃項目(ncet20420281);國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃項目(2002aa414420)? 作者簡介:王成恩(1964-),男,黑龍江雞西人,東北大學(xué)教授,博士生導(dǎo)師? 第27卷第5期 2006年5月 東北大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版) journalofnortheasternuniversity(naturalscience) vol127,no.5 may2006 文章編號:100523026(2006)0520485204 航空發(fā)動機渦輪設(shè)計集成技術(shù) 王成恩,劉　震 (東北大學(xué)教育部暨遼寧省流程工業(yè)綜合自動化重點實驗室,遼寧沈陽　110004) 摘　　　要:航空發(fā)動機設(shè)計需要大量的計算軟件

隨著我國航空航天技術(shù)的不斷發(fā)展和提升,我國在航空航天的相關(guān)技術(shù)上有了非常大的突破.在航空航天生產(chǎn)加工技術(shù)中,尤其是大型薄壁部件的加工過程中,化學(xué)銑特種加工技術(shù)就被廣泛的應(yīng)用和推廣,化學(xué)銑技術(shù)雖然在我國的航空航天加工制作過程中廣泛應(yīng)用,但是這項加工技術(shù)還沒有完全成熟.因此需要我們在實際的工作中給予不斷的完善和升級.

為了航空發(fā)動機安全可靠地運行,需要對其進行故障監(jiān)控,及時消除故障;探討了嵌入式操作系統(tǒng)的移植,并應(yīng)用到航空發(fā)動機故障監(jiān)控上;利用小波分析方法來實現(xiàn)對故障信號特征的提取。基于小波去噪原理,通過選取適當?shù)男〔ê瘮?shù),對故障信號進行分析和處理。通過對航空發(fā)動機喘振故障實際測量數(shù)據(jù)的分析,表明該模塊可以監(jiān)控喘振故障的發(fā)生。經(jīng)過多組喘振故障數(shù)據(jù)試驗證明試驗結(jié)果滿意,對航空發(fā)動機喘振故障的實時監(jiān)控有重要意義,具有良好的應(yīng)用前景。

根據(jù)模糊綜合評判理論,提出了一種基于模糊綜合評判的航空發(fā)動機排故流程設(shè)計方法.研究了航空發(fā)動機排故流程中部件受檢次序的模糊綜合評判模型的建立、評判模型中各影響因素權(quán)重的確定及模糊綜合評判方法三大問題.最后給出了應(yīng)用實例,取得了比較好的效果.

根據(jù)amesim與matlab/simulink各自的特點,采用了amesim和matlab/simulink聯(lián)合仿真的方法對某型航空發(fā)動機機械液壓式導(dǎo)流葉片調(diào)節(jié)器進行了建模和仿真,驗證了控制器的控制規(guī)律,并且分析了一些重要參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響。結(jié)果表明,應(yīng)用amesim和matlab/simulink聯(lián)合仿真的方法,對某型航空發(fā)動機導(dǎo)流葉片調(diào)節(jié)器的建模具有很高的精確度,能夠很好地反映實際系統(tǒng)的控制規(guī)律,可指導(dǎo)該型導(dǎo)流葉片控制器的調(diào)試以及改進改型方面的設(shè)計。

空氣流量是航空發(fā)動機重要的控制參數(shù),利用進氣道測量耙獲得發(fā)動機空氣流量是目前國內(nèi)外常用的方法之一。本文首先對進氣道測量耙系統(tǒng)進行了分析和研究,建立了發(fā)動機空氣流量與附面層位移厚度的數(shù)學(xué)模型及空氣流量的誤差數(shù)學(xué)模型;然后對空氣流量測量誤差的主要來源進行了分析研究;最后,在某型發(fā)動機的飛行試驗中運用了本文的測量與計算方法。試驗結(jié)果表明:本文提出的航空發(fā)動機空氣流量測量與計算方法能較準確地獲得空氣流量值,具有很好的工程應(yīng)用前景。

大量的試驗和小批量生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn),常規(guī)的焊接方法如手工氬弧焊、火焰釬焊等在焊接管路時常會出現(xiàn)焊偏、凹陷等缺陷.闡述自動環(huán)焊機在航空發(fā)動機管路環(huán)縫焊接的應(yīng)用,確定了不同規(guī)格管路的焊接參數(shù).環(huán)焊焊接過程及焊接結(jié)果證明,自動環(huán)焊與手工氬弧焊、火焰釬焊相比具有更好的焊縫形貌,形狀較為規(guī)則,參數(shù)和焊接過程的可控性高,生產(chǎn)效率高,具有較高的應(yīng)用價值.

對航空發(fā)動機設(shè)計過程中的質(zhì)量控制方法進行了分析和研究。提出了通過質(zhì)量控制方法細化來有效提高發(fā)動機設(shè)計水平的想法,并通過開發(fā)和應(yīng)用質(zhì)量管理系統(tǒng)實現(xiàn)細化質(zhì)量過程控制的目的。該系統(tǒng)的使用提高了工作效率和產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量,驗證了這一設(shè)想的有效性和可行性。

結(jié)構(gòu)是航空發(fā)動機功能、性能及可靠性設(shè)計水平的綜合體現(xiàn),一切技術(shù)要求、性能指標、強度指標或者結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性都應(yīng)建立在合理的結(jié)構(gòu)布局設(shè)計上。提出了航空發(fā)動機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)布局并對其進行優(yōu)化設(shè)計的觀點,同時以典型高推重比渦扇發(fā)動機高壓轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)構(gòu)型為例,基于試驗設(shè)計(doe)的響應(yīng)面法,應(yīng)用有限元計算并通過多目標遺傳優(yōu)化算法,分別從抗變形能力、力學(xué)環(huán)境適應(yīng)能力以及轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)效率綜合進行相關(guān)優(yōu)化計算,論證了合理的結(jié)構(gòu)布局形式可以大幅度提升轉(zhuǎn)子的力學(xué)特性。研究方法對于航空發(fā)動機轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的初始結(jié)構(gòu)布局設(shè)計具有指導(dǎo)意義,可以顯著減少結(jié)構(gòu)設(shè)計的迭代次數(shù),縮短設(shè)計周期。

基于知識的航空發(fā)動機設(shè)計集成技術(shù)

簡要介紹了公差傳遞模型及求解方法,針對航空發(fā)動機整機尺寸鏈設(shè)計特點,詳細介紹了某型發(fā)動機典型徑向跳動、徑向及軸向間隙分析過程及結(jié)果。通過考慮尺寸公差、形位公差、周向定位三種不同維度比較對結(jié)果的影響,同時詳細分析了三種公差求解方法的應(yīng)用特點。

敘述了知識工程(kbe)的概念和關(guān)鍵技術(shù),介紹了kbe技術(shù)的開發(fā)工具和系統(tǒng)架構(gòu)方案,并以綜合應(yīng)用clips和ug/openapi進行開發(fā)航空發(fā)動機葉片的設(shè)計系統(tǒng)為例,詳細論述了實現(xiàn)方法和過程。

為了提高航空發(fā)動機支架結(jié)構(gòu)的設(shè)計質(zhì)量,為發(fā)動機的正常工作提供穩(wěn)固的支撐,就需要對支架結(jié)構(gòu)進行拓撲設(shè)計分析,進而不斷優(yōu)化支架結(jié)構(gòu)。本文對拓撲優(yōu)化理論進行了一定的論述,在此基礎(chǔ)上,進一步討論了發(fā)動機支架的拓撲優(yōu)化,并對設(shè)計方案進行了對比分析,進而優(yōu)選最佳的設(shè)計方案,對于從事相關(guān)工作的技術(shù)人員具有一定的借鑒意義。

通過對系統(tǒng)工程方法論核心思想的分析,結(jié)合航空發(fā)動機研發(fā)流程的現(xiàn)狀與不足,分析設(shè)計了基于系統(tǒng)工程的航空發(fā)動機協(xié)同研制流程,為航空發(fā)動機全生命周期協(xié)同研制模式提供了參考.

海軍用航空發(fā)動機工作環(huán)境相當惡劣,其熱端部件極易受到腐蝕,在渦輪葉片噴涂陶瓷涂層可以有效解決這一問題。本文通過試驗驗證的方法,分析了陶瓷涂層的抗高溫氧化、抗高溫熱腐蝕和抗熱震性能,以及介紹了陶瓷涂層在航空發(fā)動機上的應(yīng)用及發(fā)展前景。

本文主要介紹了航空發(fā)動機用輕型彈簧墊圈在使用過程中發(fā)生的斷裂故障,分析了彈簧墊圈斷裂的原因和斷裂故障對發(fā)動機的潛在影響,提出了對彈簧墊圈的改進方案和建議措施。

以適應(yīng)某型航空發(fā)動機功能要求設(shè)計的附件機匣為研究對象,將國內(nèi)外先進設(shè)計理念融入結(jié)構(gòu)設(shè)計和強度分析中。采用高可靠性結(jié)構(gòu)設(shè)計方法進行齒輪、軸承等重要傳動部件設(shè)計;分析了齒輪疲勞強度,考慮了殼體、軸的實際剛度對齒輪疲勞強度的影響,使分析結(jié)果更接近真實情況。該附件機匣隨發(fā)動機累計試車超過300h仍工作狀態(tài)良好,表明其結(jié)構(gòu)設(shè)計合理,能夠滿足發(fā)動機附件傳動功能要求。