涡桨飞机螺旋桨滑流气动干扰效应及流动机理

作者： 赵帅   段卓毅   李杰   钱瑞战   许瑞飞   来源： 航空学报 年份： 2019 文献类型 ： 期刊 关键词： 涡桨飞机   非定常数值模拟   螺旋桨滑流   流动机理   动态面搭接网格  

描述： 螺旋桨滑流对飞机各气动部件的干扰是涡桨飞机气动设计中面临的难点之一。以某双发涡桨支线客机为对象,采用数值模拟手段分析了滑流对机翼、平尾、垂尾的影响及其流动机理。计算采用基于动态面搭接网格技术的非定常方法,气动力与表面压力分布的计算结果均与实验值吻合良好。研究结果表明:在滑流影响下,全机升力和阻力有所增加,升阻比和纵向静稳定度有所降低,并在无侧滑状态下产生了滚转力矩和偏航力矩;在不同展向位置,滑流对机翼表面流动分离的影响存在显著的差异。在螺旋桨下行运动一侧,滑流的旋转减小了当地迎角,同时桨后气流速度较高,翼面流动分离被有效抑制。在螺旋桨上行运动一侧,滑流的旋转增大了当地迎角,而且桨后气流速度较低,因而翼面流动分离并未得到明显改善;在中小迎角下,滑流对背景飞机平尾当地的动压没有产生影响,但增加了下洗角变化率,进而导致平尾效率降低;垂尾的侧力与偏航力矩是由滑流的侧洗引起的,而滑流的侧洗又与左右两侧机翼升力分布的不对称性有关。

基于自适应模拟退火算法的航空电磁阀优化研究

作者： 李杰   牛惠萌   赵世明   闫柯朴   李越   来源： 推进技术 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 数学模型   航空发动机   电磁阀   参数优化   自适应模拟退火算法  

描述： 电磁阀是组成航空发动机数字电子控制系统的重要部件，其响应的快速性是制约航空发动机数字电子控制系统性能的重要因素。根据某型航空电磁阀的设计原理构建了一种电磁阀数学模型，并使用设计参数及实际的试验、试车数据对所建成的航空电磁阀数学模型进行了验证。验证结果显示，所设计的电磁阀数学模型具有较高的动静态的精度，在此基础上，设计了一种基于自适应模拟退火算法的航空电磁阀优化方法，并对电磁阀的线圈匝数、阀芯质量、工作气隙的宽度和模型管直径等4个重要参数进行了优化。研究结果证实，相比于原设计方案，参数优化后的电磁阀开启响应时间缩短了50%，关闭响应时间缩短了45.4%。

基于融合算法的航空发动机涡轮前温度最优控制

作者： 李杰   李润然   张志新   贾渊杰   孙姣姣   来源： 推进技术 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 非线性规划算法   航空发动机   小生境遗传算法   混合算法   涡轮前温度  

描述： 涡轮前温度是航空发动机的关键控制参数之一，在保持发动机推力不变的前提下，降低涡轮前温度可以有效提高发动机使用寿命，涡轮前温度最优控制是降低涡轮前温度的有效技术途径。本文研究了航空发动机涡轮进口温度的在线优化问题，并根据该优化问题的特点，提出了一种基于小生境遗传算法（NGA）与非线性规划（NLPQL）相结合的混合优化算法。数值仿真研究结果表明，虽然NLPQL计算速度快，但对涡轮进口温度的降低效果较差，NGA具有全局收敛能力，优化效果较好，但计算耗时较长。NGA和NGA-NLPQL混合算法在飞机全飞行包线内可分别降低涡轮前温度27.35K和27.19K，但与NGA相比，NGA-NLPQL混合算法节省了74.6%的计算时间。因此，所提出的NGANLPQL混合算法是一种效果更好、实时性更优的航空发动机涡轮前温度在线优化方法。

基于自适应模拟退火算法的航空电磁阀优化研究

作者： 李杰   牛惠萌   赵世明   闫柯朴   李越   来源： 推进技术 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 数学模型   航空发动机   电磁阀   参数优化   自适应模拟退火算法  

描述： 电磁阀是组成航空发动机数字电子控制系统的重要部件，其响应的快速性是制约航空发动机数字电子控制系统性能的重要因素。根据某型航空电磁阀的设计原理构建了一种电磁阀数学模型，并使用设计参数及实际的试验、试车数据对所建成的航空电磁阀数学模型进行了验证。验证结果显示，所设计的电磁阀数学模型具有较高的动静态的精度，在此基础上，设计了一种基于自适应模拟退火算法的航空电磁阀优化方法，并对电磁阀的线圈匝数、阀芯质量、工作气隙的宽度和模型管直径等4个重要参数进行了优化。研究结果证实，相比于原设计方案，参数优化后的电磁阀开启响应时间缩短了50%，关闭响应时间缩短了45.4%。

基于融合算法的航空发动机涡轮前温度最优控制

作者： 李杰   李润然   张志新   贾渊杰   孙姣姣   来源： 推进技术 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 非线性规划算法   航空发动机   小生境遗传算法   混合算法   涡轮前温度  

描述： 涡轮前温度是航空发动机的关键控制参数之一，在保持发动机推力不变的前提下，降低涡轮前温度可以有效提高发动机使用寿命，涡轮前温度最优控制是降低涡轮前温度的有效技术途径。本文研究了航空发动机涡轮进口温度的在线优化问题，并根据该优化问题的特点，提出了一种基于小生境遗传算法（NGA）与非线性规划（NLPQL）相结合的混合优化算法。数值仿真研究结果表明，虽然NLPQL计算速度快，但对涡轮进口温度的降低效果较差，NGA具有全局收敛能力，优化效果较好，但计算耗时较长。NGA和NGA-NLPQL混合算法在飞机全飞行包线内可分别降低涡轮前温度27.35K和27.19K，但与NGA相比，NGA-NLPQL混合算法节省了74.6%的计算时间。因此，所提出的NGANLPQL混合算法是一种效果更好、实时性更优的航空发动机涡轮前温度在线优化方法。

高压直喷点燃式发动机燃用航空煤油掺混乙醇对燃烧性能优化的试验研究

作者： 李杰   刘昌文   刘丰年   华剑雄   周磊   卫海桥   来源： 内燃机工程 年份： 2021 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空煤油   乙醇   高压喷射   压缩比   爆震  

描述： 为提高航空煤油在点燃式发动机中的燃烧热效率,改善发动机爆震及拓宽发动机负荷范围,以3号航空煤油(RP3)为基础燃料,以乙醇为辅助燃料,基于一台单缸水冷、压缩比可调、四冲程点燃式发动机结合高压共轨缸内直喷技术,开展了不同负荷、不同乙醇和航空煤油掺混比、不同喷射压力、不同喷射时刻下航空煤油燃烧特性的试验研究。结果表明,在压缩比为7的条件下,由于爆震的限制,发动机负荷仅能达到原机的72.0%。而乙醇具有较强的抑制爆震的能力,随着乙醇在航空煤油中掺混比例的增加,发动机负荷区间不断拓展,当乙醇的掺混比为10%时发动机可实现全负荷工作。继续增大乙醇的掺混比例,可进一步提升功率并降低油耗。为探究喷油时刻对动力性、经济性的影响,试验测定了5种喷油时刻对燃烧性能的影响。当喷油时刻为压缩上止点前300°时,发动机具有较好的动力性;当喷油时刻为上止点前360°时,发动机具有较好的经济性。

基于SADRC的四旋翼飞行器姿态解耦控制方法

作者： 万慧   齐晓慧   李杰   朱子薇   孟丽洁   杨森   来源： 火力与指挥控制 年份： 2020 文献类型 ： 期刊 关键词： 四旋翼飞行器   线性自抗扰控制器   姿态控制   线性/非线性自抗扰切换控制器  

描述： 针对线性自抗扰（Linear Active Disturbance Rejection Control,LADRC）在四旋翼飞行器姿态控制中存在初始状态误差较大时可能产生“峰值”现象的问题，提出了一种基于线性/非线性自抗扰切换控制（Switch in linearnonlinear Active Disturbance Rejection Control,SADRC）四旋翼飞行器控制方法。以实验室现有的3-DOF四旋翼飞行器平台为研究对象，建立了其姿态的数学模型，引入SADRC对其基本原理进行了介绍；基于SADRC设计了四旋翼飞行器姿态解耦控制器，并对系统单通道的稳定性进行了分析；对控制方法进行了实验验证。结果表明，SADRC控制器可有效避免LADRC控制器因为初始状态误差引起的“峰值”问题，抗干扰性能进一步提高。

高压直喷点燃式发动机燃用航空煤油掺混乙醇对燃烧性能优化的试验研究

作者： 李杰   刘昌文   刘丰年   华剑雄   周磊   卫海桥   来源： 内燃机工程 年份： 2020 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空煤油   乙醇   高压喷射   压缩比   爆震  

描述： 为提高航空煤油在点燃式发动机中的燃烧热效率,改善发动机爆震及拓宽发动机负荷范围,以3号航空煤油(RP3)为基础燃料,以乙醇为辅助燃料,基于一台单缸水冷、压缩比可调、四冲程点燃式发动机结合高压共轨缸内直喷技术,开展了不同负荷、不同乙醇和航空煤油掺混比、不同喷射压力、不同喷射时刻下航空煤油燃烧特性的试验研究。结果表明,在压缩比为7的条件下,由于爆震的限制,发动机负荷仅能达到原机的72.0%。而乙醇具有较强的抑制爆震的能力,随着乙醇在航空煤油中掺混比例的增加,发动机负荷区间不断拓展,当乙醇的掺混比为10%时发动机可实现全负荷工作。继续增大乙醇的掺混比例,可进一步提升功率并降低油耗。为探究喷油时刻对动力性、经济性的影响,试验测定了5种喷油时刻对燃烧性能的影响。当喷油时刻为压缩上止点前300°时,发动机具有较好的动力性;当喷油时刻为上止点前360°时,发动机具有较好的经济性。

某大型航空铝合金锻件局部加载成形质量控制

作者： 郑斯佳   周杰   李杰   吴道祥   周峻峰   赵天生   来源： 锻压技术 年份： 2018 文献类型 ： 期刊 关键词： 成形载荷   铝合金锻件   局部加载   有限元法   充填性  

描述： :该铝合金大锻件采用整体加载方案时,最大成形载荷为400 MN,超过了现有设备能够提供的载荷;采用局部加载3段2道次成形时,每道次成形载荷均可控制在300 MN以内,第1道次上下模具停止距离为55 mm,且加载方式为从锻件中间往两边加载,能够获得填充完整的锻件,满足现有设备要求。

航空发动机热障涂层导电性能研究

作者： 段力   姬中林   翁昊天   陈熙   杨志   邹兵林   王盈   李杰   王强   来源： 航空制造技术 年份： 2019 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空发动机智能化   高温温度测量   热障涂层   传感器   计算机仿真  

描述： 传统的航空发动机热障涂层主要关注点是其热绝缘特性及可靠性的研究,并且已经形成了一整套基于YSZ的热障涂层技术,但是缺乏热障涂层高温导电性能的研究。另一方面,基于对航空发动机智能化的要求,需要在涡轮叶片表面制造电学器件(传感器),所以有必要对航空发动机热障涂层的电学性能进行相关的研究。研究了YSZ热障涂层在高温下的电学性能,提出了能提高其高温电绝缘性能的技术方法:可以对YSZ热障涂层喷涂配方进行改良。试验证明,在涂层中加入一定含量的氧化铝可以把热障涂层的高温电绝缘性能提高4个量级,可以满足在涡轮叶片热障涂层之上制作微传感器的实际工程需要。此外,利用计算机仿真技术对高温环境下的热障涂层复合结构进行了电学性能的综合分析,分析的结果证明,在传感器/热障涂层/涡轮叶片基底的复合结构当中,热障涂层表面的传感器电流的高温特性是各层材料的导电性、传感器与热障涂层的结构与尺寸的综合函数。