中冷压降对多级增压航空活塞发动机性能影响研究

作者： 任正敏     秦彪     卢康博     姚晔     石磊     邓康耀   来源： 推进技术 年份： 2024 文献类型 ： 期刊 关键词： 多级中冷   压降   航空活塞发动机   发动机性能   多级增压  

描述： 为了提高航空用活塞发动机升限和高空性能，本文基于仿真方法，建立带有三级增压中冷的复合增压系统GT-POWER计算模型，并研究了不同飞行高度下各级中冷器的压降对增压系统及发动机性能参数的影响。研究表明，级后中冷器的压降会改变不同飞行高度下的增压系统中涡轮增压器的效率及实际总压比，进而影响发动机的动力性能和燃油经济性。其中，低压级中冷器的压降影响最为显著。在海拔20 km，当中冷器压降增大至6 k Pa时，低压级中冷压降导致增压系统实际总压比下降了28.9%。同时，低压级中冷压降造成的航空活塞发动机功率损失约是同工况高压级造成的4倍、机械级的8.3倍。

基于深度学习的航空发动机涡轮叶片自动射线检测技术研究

作者： 王栋欢     肖洪     吴丁毅   来源： 推进技术 年份： 2024 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空发动机   涡轮叶片   射线图像   深度学习   射线检测   缺陷检测  

描述： 一直以来，航空发动机涡轮叶片的射线检测依靠检验员人工评片。为避免经验差异、眼睛疲劳、标准理解等人为因素影响，有效改善传统射线检测费时费力、效率低下等问题，针对航空发动机涡轮叶片射线图像，基于YOLOv4模型提出了一种双主干特征融合的缺陷自动检测算法（DBFFYOLOv4）；通过设计包含所有特征映射的新型连接结构搭建缺陷检测颈部网络，建立了适用于涡轮叶片射线图像的缺陷自动检测模型；针对每个缺陷，采用9次裁剪、旋转和亮度增减的图像数据增强方法扩充样本数据，在此基础上进行了模型训练与测试。结果表明，针对完整涡轮叶片，建立的缺陷检测模型在0.5的置信度阈值下可获得96.7%的平均查准率和91.87%的平均查全率，优于通用目标检测算法YOLOv4模型。9次缺陷裁剪、旋转和亮度增减的图像数据增强方法能够显著提高模型的缺陷检测精度（平均精度分别得到了59.19%和2.53%的提升）。该研究为涡轮叶片自动射线检测提供了一种新方法。

基于模糊逻辑的飞机电推进系统能量管理策略研究

作者： 何燎磊     陈方   来源： 推进技术 年份： 2024 文献类型 ： 期刊 关键词： 能量管理策略   设计优化方法   模糊逻辑   电推进   氢燃料电池  

描述： 为了提升飞机电推进动力系统的关键性能，需要设计和优化内部能量管理控制策略并实现功率合理分配。本文基于MATLAB/Simulink平台，建立了电推进动力系统仿真模型，并在能量管理系统模块中提出了基于模糊逻辑的能量管理策略（EMS），其用于动力系统内部的功率分配和控制。针对从滑跑直到巡航稳定点的飞行任务段，对电推进动力系统进行了时段级仿真实验，研究了氢气消耗量等量化指标的表现。在此基础之上，基于遗传算法的优化方法，对模糊控制系统的隶属度函数参数进行了寻优。计算结果表明，在本文基于模糊逻辑的EMS作用下电推进动力系统的氢气消耗量减少9.27%，而且氢燃料电池功率波动剧烈程度减少25.11%；优化后，主指标氢气消耗量进一步减少6.5%，同时次要指标的变化被约束。

航空发动机滑油回油管内的流型识别及含气率预测研究

作者： 李澍     胡剑平     谭逸     朱鹏飞     吕亚国   来源： 推进技术 年份： 2024 文献类型 ： 期刊 关键词： 回油管   分布系数修正   压力特征   润滑系统   流型识别   含气率预测  

描述： 发动机润滑系统回油管内油气两相介质的流动特性直接影响系统中回油泵及散热器的工作特性。为辨别回油管内油气两相流流型和建立含气率预测关系式，本文搭建了模拟轴承腔回油管流动的实验系统，并依据涡轴发动机回油量及油气比完成了700组不同工况的实验测试。实验空气与滑油流量范围分别为10～200 SL/min与6～37 L/min。本文对实验范围内的管内流型进行了判别，并修正了含气率的预测模型。首先对两种极限工况的压力信号的时序特征、概率密度函数和傅里叶变换进行分析，判定其流型为分层流和弹状流。将流型结果与Mandhane流型图进行对比，显示Mandhane流型图并不能准确预测回油管内的油气两相流流型。其次利用含气率经验关系式进行含气率预测，发现Massena预测模型预测的含气率与实验值更接近，预测结果更准确。分层流的含气率在50%以下，而弹状流的含气率在50%以上。最后根据流型对Nicklin经验关系式进行修正，得到分层流和弹状流对应的分布系数分别为0.848和0.919。

空气辅助雾化对活塞式航空煤油发动机燃烧特性的影响研究

作者： 张雨生   周磊   刘丰年   华剑雄   刘昌文   卫海桥   来源： 推进技术 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空煤油   喷射参数   活塞式发动机   空气辅助喷射   燃烧特性  

描述： 为了满足无人机燃料的安全性、单一化战略，并实现发动机高功重比指标，将航空煤油应用在点燃式活塞发动机上，使用自主开发的空气辅助喷雾系统，在节气门全开条件下进行了不同过量空气系数、喷气压力、喷气脉宽、喷射时刻对于活塞式航空煤油发动机燃烧特性的影响研究，并将空气辅助雾化系统和120MPa高压共轨系统进行对比试验。结果表明，0.95为活塞式航空煤油发动机的最佳过量空气系数；提高喷气压力和喷气脉宽均会提高发动机的动力性和经济性，提高燃烧稳定性，并且提高喷气压力可以明显缩短燃烧持续期；360°CA BTDC喷气时刻时航空煤油的雾化效果最好；喷射参数优化后的空气辅助雾化系统对于航空煤油的雾化效果接近高压共轨系统水平。

空气辅助雾化对活塞式航空煤油发动机燃烧特性的影响研究

作者： 张雨生   周磊   刘丰年   华剑雄   刘昌文   卫海桥   来源： 推进技术 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空煤油   喷射参数   活塞式发动机   空气辅助喷射   燃烧特性  

描述： 为了满足无人机燃料的安全性、单一化战略，并实现发动机高功重比指标，将航空煤油应用在点燃式活塞发动机上，使用自主开发的空气辅助喷雾系统，在节气门全开条件下进行了不同过量空气系数、喷气压力、喷气脉宽、喷射时刻对于活塞式航空煤油发动机燃烧特性的影响研究，并将空气辅助雾化系统和120MPa高压共轨系统进行对比试验。结果表明，0.95为活塞式航空煤油发动机的最佳过量空气系数；提高喷气压力和喷气脉宽均会提高发动机的动力性和经济性，提高燃烧稳定性，并且提高喷气压力可以明显缩短燃烧持续期；360°CA BTDC喷气时刻时航空煤油的雾化效果最好；喷射参数优化后的空气辅助雾化系统对于航空煤油的雾化效果接近高压共轨系统水平。

陶瓷基复合材料在航空发动机热端部件应用及热分析研究进展

作者： 杜昆   陈麒好   孟宪龙   王力泉   裴祥鹏   焦英辰   李华容   刘存良   来源： 推进技术 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 涡轮   陶瓷基复合材料   航空发动机   热端部件   燃烧室  

描述： 陶瓷基复合材料(CMC)具有密度低、耐高温的优异特性而被视为新一代航空发动机的战略热结构材料,其制备工艺、性能设计及其在燃烧室和涡轮等热端部件的应用已成为现阶段航空发动机研究领域的热点。然而,由于编织特征导致的各向异性特性,给CMC在热端部件的应用和加工带来巨大挑战。本文总结了有关陶瓷基复合材料在航空发动机热端部件上的应用研究现状和存在的挑战,提出未来CMC热端部件精细化热分析发展建议。

考虑流固耦合效应的航空发动机风扇叶片应力数值模拟与试验测量研究

作者： 张帅   张强波   董江   文敏   来源： 推进技术 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空发动机   风扇转子   试验测量   叶片应力   流固耦合   数值模拟  

描述： 航空发动机风扇转子在高压比、高转速、高负荷的级环境中工作时,存在叶片固体域与流体域之间强烈的耦合作用。针对风扇工作中的流固耦合问题,采用基于流固耦合的数值模拟方法对风扇叶片的结构特性进行模拟,研究考虑流固耦合效应前后叶片结构特性的变化。通过风扇转子加减速试验测量叶片表面测点应力变化,并将数值模拟与试验测量结果进行了对比分析。分析结果表明:考虑流固耦合效应后叶片表面的受力情况变化较大,导致叶片表面的应力与变形分布产生较大的变化;仅考虑离心力作用的计算方法得到的应力值与试验测量值误差最大达到50%,而考虑流固耦合效应的计算值误差在10%左右;考虑叶片流固耦合效应得到的应力分布更满足实际工程应力与强度分析要求。

基于复合推进系统动态模型-状态变量模型的航空发动机直接推力预测控制

作者： 金崇文   郑前钢   张海波   房娟   胡忠志   来源： 推进技术 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 直接推力控制   航空发动机   状态变量模型   复合推进系统动态模型   预测控制  

描述： 直接推力控制可以有效改善推力控制的品质,针对航空发动机直接推力控制问题,进行了模型预测控制(Model Predictive Control, MPC)研究。为了提升航空发动机推力控制的精度,提出了基于复合推进系统动态模型-状态变量模型(Compact Propulsion System Dynamic Model-State Variable Model-State Variable Model,CPSDM-SVM)的航空发动机直接推力预测控制方法。CPSDM实时估计出不可测参数(推力、喘振裕度等)的基准值,SVM则根据未来输入实时预测发动机未来响应。由于CPSDM将发动机分为进气道、核心机、喷管、喘振裕度、推力等进行建模,在兼顾精度的同时,提高机载模型的实时性。CPSDM-SVM作为MPC算法中的预测模型,具有较高的精度和实时性。仿真结果表明,在与基于分段线化模型的传统模型预测控制方法实时性基本相同的情况下,所提出方法控制效果有明显的提升,调节时间缩短了1.17s。所提出方法稳态控制精度为0.08%,传统方法稳态精度为2.58%。因此,所提出方法在保证实时性的条件下,提升了控制精度和控制效果。

陶瓷基复合材料在航空发动机热端部件应用及热分析研究进展

作者： 杜昆   陈麒好   孟宪龙   王力泉   裴祥鹏   焦英辰   李华容   刘存良   来源： 推进技术 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 涡轮   陶瓷基复合材料   航空发动机   热端部件   燃烧室  

描述： 陶瓷基复合材料(CMC)具有密度低、耐高温的优异特性而被视为新一代航空发动机的战略热结构材料,其制备工艺、性能设计及其在燃烧室和涡轮等热端部件的应用已成为现阶段航空发动机研究领域的热点。然而,由于编织特征导致的各向异性特性,给CMC在热端部件的应用和加工带来巨大挑战。本文总结了有关陶瓷基复合材料在航空发动机热端部件上的应用研究现状和存在的挑战,提出未来CMC热端部件精细化热分析发展建议。