航空发动机限寿件高效失效概率算法研究综述

作者： 李果   刘俊博   周惠敏   丁水汀   来源： 航空动力学报 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空发动机   蒙特卡洛方法   高效失效概率算法   寿命限制件   高能转子轮盘   数值积分算法   概率失效风险评估  

描述： 综述了为提高失效概率计算效率的研究成果，包括基于抽样的高效失效概率算法和基于积分的高效失效概率算法。其中，基于抽样的高效失效概率算法在传统蒙特卡洛模拟方法的基础上，通过重要性抽样方法在失效域抽样、最优抽样技术优化分区样本量、分区细化技术减少分区数量，从而减少蒙特卡洛模拟样本量。另外，基于积分的高效失效概率算法通过建立N次飞行循环与初始循环（N=0）随机变量空间的映射关系，解决了时变失效区域中概率密度函数难以求解的困难。在与蒙特卡洛相对误差小于5%条件下，积分算法时间成本降低了数十倍。

基于模型的航空发动机系统安全性研究

作者： 鲍梦瑶   李果   丁水汀   来源： 航空动力学报 年份： 2016 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空发动机　　适航　　系统安全性　　基于模型　　流程方法  

描述： 的平衡交互,以保证安全性分析结果的一致性、完整性和客观性.经概括,该流程方法所需突破的3个关键技术有:1失效模式的描述方法;2关键影响因素的分级和定位方法;3安全性分析验证方法.

航空发动机热端部件在中欧适航体系中的典型适航条款梳理及差异性研究

作者： 刘嘉伟   丁水汀   张弓   李果   来源： 燃气涡轮试验与研究 年份： 2018 文献类型 ： 期刊 关键词： CS   33   热端部件   E   涡轴发动机   适航取证   CCAR   条款梳理   差异分析  

描述： 国际联合研制民用航空发动机在适航取证阶段需要表明相关条款的符合性,同时要解决条款差异带来的取证问题。以中法联合研制民用涡轴发动机为背景,针对取证技术难度较高的热端部件适航条款,从选取热端部件典型条款出发,确定并追溯条款的演变历史,梳理条款内涵要求并分析在中欧适航体系中的差异性,从而明确适航标准要求,为审定基础的确定提供参考,同时支撑中欧联合研制民用航空发动机的适航取证。

航空活塞发动机涡轮增压器失效关键影响因素分级

作者： 鲍梦瑶   丁水汀   李果   来源： 北京航空航天大学学报 年份： 2019 文献类型 ： 期刊 关键词： 涡轮增压器   系统模型   影响因素分级   对应分析法   关键影响因素  

描述： 航空活塞发动机涡轮增压技术的应用大幅增加了动力系统的复杂性,与增压器相关的安全问题日趋严峻。以某型航空活塞发动机及其两级增压器为对象,聚焦失效诱因的判断方法研究,在建立的整机系统模型基础上,提出一种改进的对应分析法实现对增压器失效模式关键影响因素的分级。结果显示:通过列轮廓坐标随关键影响因素的数值偏离程度表明影响大小的分级方法,可以有效辨识出失效的关键影响因素,废气阀直径是影响各工作边界安全裕度的首要因素,需首先加以控制。

航空发动机限寿件概率失效风险评估的等效应力转化

作者： 丁水汀   郭祎玮   李果   周煜   来源： 燃气涡轮试验与研究 年份： 2019 文献类型 ： 期刊 关键词： 雨流计数法   全局应力转化方法   航空发动机   限寿件   适航取证   流固耦合   线性累计损伤理论   概率失效风险评估  

描述： 提出一种从整个飞行循环出发并基于全局的限寿件等效应力转化方法,将转化后的等效应力作为概率失效风险评估的输入条件,从而获得更为精确的失效风险结果。首先通过流固耦合数值模拟获得限寿件在整个飞行循环的瞬态应力,然后基于雨流计数法及线性累计损伤理论编制转换程序,将限寿件模型全部节点上的瞬态应力转化为等效应力,最后作为概率失效风险分析流程的输入条件确定寿命期内的概率失效风险。相同飞行循环条件下,与基于局部最大应力的转化方法相比,全局等效应力转化方法获得的失效风险更低。该方法的提出,为我国民机型号概率失效风险评估时作为关键输入数据应力的确定给出了定量参考,有力支撑了适航取证。

突出航空动力特色的“工程热力学”课程教学改革探索

作者： 李果   李育隆   丁水汀   来源： 教育教学论坛 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 人才培养   航空发动机   工程热力学   教学改革  

描述： “工程热力学”是国内外理工科高校普遍开设的核心技术基础课，各高校课程教学中通常围绕其优势和特色专业有针对性的侧重相关知识点的讲授。从我国航空发动机战略转型期人才培养需要、国内开设航空动力专业高校规模的扩大以及综合分析并系统解决复杂工程问题的需要三个层面，分析了突出航空动力特色的“工程热力学”教学改革的必要性，提出了增加典型航空发动机热力循环教学内容，以及教学与航空发动机拆装、虚拟设计实践结合的改革方案和举措，提升“工程热力学”课程对高质量航空动力人才培养的支撑，提高学生的兴趣度和获得感。

从跟跑到领跑：航空发动机战略转型的本科人才能力重塑

作者： 李果   闫晓军   丁水汀   孙大坤   来源： 高教学刊 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 本科人才   航空发动机   举措   战略转型期   能力重塑  

描述： 文章对北京航空航天大学面对航空发动机战略转型期的本科人才能力重塑改革进行介绍，从转型期的迫切需求以及人才培养的深层次问题着手，提出职业素养、专业能力、通用能力“三位一体”的本科人才能力结构重塑目标体系和总体思路，形成“两个强化”“能力倒推”“融通入专”三方面具体举措，从近7年的执行成效观察改革达到预期的目的。

航空发动机下一代适航规章制定策略和技术路径

作者： 尹泽勇   丁水汀   李果   邱天   刘传凯   周煜   綦蕾   来源： 中国工程科学 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 系统安全要求   航空发动机   下一代适航规章   新规章架构  

描述： 适航规章是民用航空产品安全性的核心保障，是民航强国、航空强国的重要标志。完善的适航规章体系是民用航空工业发达国家合理利用国际民航组织规则，保障民用航空产品安全性和最广泛市场占有率的技术与管理手段；随着我国大型飞机、航空发动机和燃气轮机重大科技专项的实施，进一步完善我国适航规章体系建设必要且紧迫。本文深入剖析了航空发动机适航规章的技术内涵，系统梳理了当前国内外航空发动机适航规章存在的突出问题，在此基础上从国际民航组织和我国民用航空工业两个视角，开展了航空发动机下一代适航规章的制定策略和技术路径研究。本文研究结果明确了以“系统安全要求”为统领，以“安全等效、逻辑清晰、国际兼容、本土适用”为原则的航空发动机下一代适航规章制定策略和技术路径；提出了航空发动机适航规章顶层新架构，该架构在充分继承国际上已有经验教训、安全标准不降低的同时，更加适应航空发动机在系统安全性技术方面的进步，且可灵活适应航空发动机新技术发展和创新。最后，针对我国航空发动机适航规章体系建设，提出了持续深化研究、同步扩大应用、行业协同发展的对策建议。

航空发动机热端部件的主动热应力控制机理研究

作者： 李果   来源： 北京航空航天大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 涡轮盘　　温度梯度　　热应力　　主动控制　　设计流程　　应力评价  

描述： 航空发动机热端部件长期工作在高温环境下，其中的涡轮盘除承受离心负荷外还承受极端热负荷作用，且涡轮盘的破裂和工作异常往往带来灾难性的故障并危及飞行器的安全性，所以被美国联邦航空局（Federal Aviation Administration, FAA）定义为寿命限制件。正因为其重要性，涡轮盘的设计一直以来都是航空发动机设计中的重点。目前，我国对涡轮盘的设计通常采用顺序化设计流程，即首先进行温度水平分析，然后以获得的温度场为基础，校核应力水平是否满足强度要求。其中对温度水平的分析，我国通常认为要在一定的冷气耗量下实现：轮盘的总体温度水平满足材料的各项强度要求；轮盘上的径向温差尽可能的低，以减小盘上的热应力水平，这两者也被认为是涡轮盘冷却技术的两个评价指标。然而，涡轮盘的设计目的是获得满足强度需求的结构形式，而强度需求决定于轮盘上应力水平，顺序化设计流程未能在设计中将温度水平与应力水平直接关联；涡轮盘冷却技术的评价指标也仅与盘上的温度水平相关，并不能对轮盘上的应力水平作出直接评判，所以目前对涡轮盘的设计存在着局限性且涡轮盘冷却技术的潜力并没有被完全发掘。即，对于有可能出现的，在更为合理的平均温度水平及温度梯度分布下获得更低的轮盘上应力水平以保证安全性的情况，以我国目前的涡轮盘设计流程并不能获得。同时，轮盘上温度水平与应力水平直接关联性研究的缺失以及冷却技术评价指标的局限性，也进一步在涡轮盘设计思想中产生了实现热端部件减重的同时仍保证部件较高安全性是“不可能完成的任务”的传统认识。 论文正是针对以上所述的不足，创新性地提出可以对轮盘上能量进行主动的组织和管理来构建合理、有利的温度梯度，并利用由此而主动变化或产生的热应力去影响全盘应力水平，即主动热应力控制方法。 论文首次实现涡轮盘上温度水平与应力水平间的直接关联，通过理论分析和数值模拟的研究手段，并在目前的冷却技术及冷气耗量条件下，获得轮盘上能量分布形式与应力水平间的变化规律，完成主动热应力控制方法的内在机理分析。研究表明：轮盘上能量的主动组织和管理来构建和扩大轮盘部分区域的温度梯度可以非常有效的控制轮盘应力水平并实现最大应力水平的下降；基于简单和复杂转静系模型的理论及数值模拟分析获得了一致的轮盘上能量分布形式与应力水平间的变化规律，即主动的提高盘心温度可以在轮盘上构建类“V”形温度分布，利用由此产生的逆向温度梯度的拉动效果明显降低了轮盘上应力水平。 论文创新性地使用近真空环境消除空气冷却作用的影响并以真实轮盘为模型进行旋转轮盘上温度分布与应力水平间的关联性实验，验证能量分布形式与应力水平间的变化规律，获得温度分布的改变对应力的影响水平，证明主动热应力控制方法的可行性、有效性。实验结果表明：在轮盘上仅通过主动构建合理的温度梯度即可以实现盘心应力水平的大幅下降；轮盘上温度分布的变化对应力水平的影响非常显著；与传统轮盘相比，采用主动热应力控制方法构建温度梯度的轮盘可以在6000 rpm时产生超过28 %的最大应力水平的降低。 论文独创开发了一种基于多场耦合的涡轮盘参数化优化设计方法，利用自编程序在各通用设计软件间建立关联，采用iSIGHT软件的优化模块进行设计寻优并在该软件平台的基础上完成总体架构。该方法在设计阶段实现轮盘上温度水平与应力水平间的直接关联，更为充分的体现流-热-固场间的强耦合作用，为以温度控制为基础的主动热应力控制方法提供实现平台，其本质是将全盘应力水平评价增加进传统的冷却技术评价指标中以弥补其局限性并进一步挖掘涡轮盘冷却技术的全部潜力，从而转变了传统的涡轮盘设计思想，即在目前的冷却技术下可以实现涡轮盘减重的同时仍保证轮盘安全性或者在一定的轮盘质量下通过降低轮盘应力水平而进一步提高其安全性。论文中使用该设计方法对一种采用主动热应力控制的新型涡轮盘结构进行优化设计，其在原型盘的基础上获得了5.73%的最大应力水平下降并同时实现质量降低7.47%。此外，涡轮盘参数化优化设计方法与传统的顺序化设计流程相比具有更高的设计自动化程度，并大大减少设计成本和设计周期。

航空锥齿轮动态特性优化与附加阻尼碗减振研究

作者： 李果   来源： 西北工业大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文

描述： 本文研究了旋转状态下锥齿轮的动态特性，给出了航空锥齿轮等循环对称结构计及离心力的动态特性求解方法，应用有限元方法对航空锥齿轮进行了模态分析，得到锥齿轮各转速下的节径型振动的前行波频率，绘制了行波共振图，确定了可能发生的节径型共振阶次及相应的共振转速、共振频率。