航空发动机燃油计量装置稳态特性仿真

作者： 杨世宇   林远方   徐向华   梁新刚   来源： 航空动力学报 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 计量活门   航空发动机   燃油计量   压差活门   流体网络法   稳态特性  

描述： 为研究燃油计量装置的稳态工作特性，提升流量调控性能，基于Python语言自主开发了航空发动机燃油系统一维稳态流动仿真程序，通过建立完善的部件库和高效的求解算法，实现了含压力控制部件的复杂流路仿真模拟。从系统的角度分析了计量装置的工作特点和各参数对流动的影响规律，结果表明:在设计点工况下，计量活门能够正常工作的开度范围是0.3～0.85，过大或过小的开度均不利于流量的调控；仅有预紧力可以改变计量活门的开启边界，压差活门参数对供油性能的影响程度随计量活门的开度呈现单调变化；在压差活门的作用下，燃烧室供油量对各系统参数的敏感性较低，参数改变范围内的变化不大于10%，燃油泵的内泄漏是影响供油量的重要因素之一。

基于航空发动机工况的叶尖间隙智能预测方法

作者： 杨阳   张建超   项洋   陆海鹰   来源： 航空动力学报 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 叶尖间隙   特征提取   机器学习   零维仿真   空气系统  

描述： 在实际工程中保持航空发动机高效运行的有效措施之一是应用叶尖间隙主动控制技术，其前提是建立精确的叶尖间隙模型以实现叶尖间隙预测。建立叶尖间隙的简化物理模型和数学模型，将叶尖间隙计算转化为热变形与传热问题，通过机器学习模型对发动机工况参数进行特征提取，利用有效特征求解传热问题的边界，从而实现基于发动机工况参数快速预测实时叶尖间隙。机器学习模型的十折交叉验证集的平均准确率为98.9%，叶尖间隙模型的验证误差为4.3%，得到了不同工况下的叶尖间隙计算结果和冷气流量大小变化规律，计算耗时小于0.03s。

航空发动机主轴轴承状态监测研究现状与发展趋势

作者： 刘朋   王黎钦   张传伟   郑德志   来源： 航空动力学报 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 失效模式   信息融合   状态监测   多传感器   航空发动机主轴轴承  

描述： 航空发动机主轴轴承承受着高温、高速、重载、贫油、断油等极端工况，其疲劳、磨损等失效问题严重影响发动机的可靠性。因此，对航空发动机主轴轴承的使用状态进行有效精确监测极为重要。对航空发动机主轴轴承工况特点、主要失效模式和失效机制进行了梳理；针对主轴轴承的状态监测方法和技术，总结并对比分析了现有主轴轴承振动、滑油状态、声音、声发射、温度等监测方法的优势与不足；讨论了基于多传感器信息融合的主轴轴承状态监测方法及技术特色。结果表明：主轴轴承的材料、结构特性等对传感器输出信号的影响，传感器结构的微型化、无线化，高效的多传感器信息融合与决策方法，以及物理模型与数字模型的数据交互将成为主轴轴承状态监测未来主要的研究方向。

基于实测数据的航空发动机转子叶尖装配间隙预测

作者： 邓王倩   莫蓉   陈凯   冯鑫   夏华腾   孙惠斌   常智勇   来源： 航空动力学报 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 叶尖装配间隙预测   刚柔误差耦合   实测数据   航空发动机转子   偏差传递  

描述： 各模型进行坐标统一，以配合面的实测偏差数据作为输入量，计算同一轴向位置处的转子叶尖坐标及机匣坐标，从而计算出转子叶尖间隙。试验结果表明，采用所述间隙预测模型，可准确预测转子叶尖间隙，预测最大相对误差为11%，从而为装配质量分析提供了参考依据。

航空发动机增材制造结构强度、寿命评估与设计：研究现状及展望

作者： 胡殿印   潘锦超   米栋   闫成   王荣桥   来源： 航空动力学报 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 损伤机制   一体化设计   强度与寿命评估   增材制造   缺陷表征  

描述： 介绍了增材制造技术在航空发动机中的应用现状，重点论述航空发动机中增材制造结构强度、寿命评估与设计等关键技术的研究进展。分别从增材制造缺陷的无损检测方法与等效准则、考虑缺陷影响的关重件强度与寿命预测方法，以及创新结构一体化设计技术等方面探讨了现有研究进展、存在不足，以及发展趋势。结果表明：航空发动机中增材制造结构强度、寿命评估处于起步阶段，大多针对增材制造材料及简单结构的单一失效模式，仍需在复合疲劳失效、“结构特征-广布缺陷-表面形貌”多因素耦合失效等方面开展研究，从而发展适用于航空发动机增材制造结构的数据驱动评估方法、损伤容限设计方法以及专用试验技术。

航空发动机超轻高效换热器的发展与应用展望

作者： 邓宏武   李利昂   杨家旺   姜会庆   王俊伟   来源： 航空动力学报 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 强化传热   运行质量   均混流   交叉学科   换热器   评价指标  

描述： 基于航空领域对换热器的特定设计需求，调研分析国内外相关资料，结合工程实践经验，归纳总结了提高换热器性能的主要方法—基于强化传热的性能优化方法和基于交叉学科的换热器种类探索技术。总结当前各种典型强化传热手段的分支分布后，认为基于结构的强化传热仍然是当前研究的主要方向之一，并介绍了一些热点、新型的强化传热结构。在新型换热器种类探索中提出了智能换热器和化学反应换热器的概念，为多工况换热和高热流换热提供解决方案，其中前者的强化传热比率可达2。对航空换热器设计中产生的部分新概念（评价指标/均混流/运行质量）进行了分析探索，补充完善了换热器的设计体系，并在最后对换热器在航空发动机方向的应用前景进行了展望。

航空并联混合动力专用涡扇发动机快速设计方法

作者： 刘光璧   王步宇   王向阳   帅石金   来源： 航空动力学报 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 能量利用   稳态性能   涡扇发动机   并联混合动力系统   快速设计  

描述： 为解决航空并联混合动力系统直接使用传统涡扇发动机时存在的发动机效率下降与低压压气机喘振问题，提出了一种通过流量预测确定涵道比的并联混合动力专用涡扇发动机快速设计方法，使用航空发动机性能仿真软件PROOSIS搭建了并联混合动力涡扇发动机模型，对发动机设计结果进行了性能评估与能量利用分析。研究表明，在与基准发动机相同的涡轮前总温限制下，设计结果能够满足推力需求。与在并联混合动力系统中使用基准发动机相比，使用设计的专用发动机时的油耗、能耗、低压压气机防喘振性能明显更优。由于能量利用历程不同，发动机的外涵道电能利用率远高于内涵道电能利用率和燃油利用率，这是并联混合动力涡扇发动机节能的根本原因。

基于Flowmaster的航空发动机燃油系统温度仿真及分析

作者： 康思昭   奚修智   李波   张博   来源： 航空动力学报 年份： 2021 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空发动机燃油系统   Flowmaster软件   飞机回油   温度仿真   燃油温度  

描述： 采用大庆RP-3型燃油,利用Flowmaster软件对某型航空发动机燃油系统进行建模,计算定、变转速工况下燃油温升情况,开展了发动机变转速下的温度仿真,将仿真温度与实验温度值进行对比验证模型准确性。结果表明:模型精度主要受元件的性能曲线影响;某些工况下主燃烧室前的燃油温度可达145℃以上,影响发动机安全,必须加以控制;仿真发现向飞机回油可以降低燃油温度,但对于阶跃回油质量流量信号,温度响应具有延迟性;设计回油质量流量为0 kg/s,不同工况的离心泵效率相同,各工况的燃油温度与主燃烧室燃油质量流量的关系,质量流量增大,温度降低,质量流量稳定时,温度也会达到稳定值。该仿真主要是建立了燃油温度的求解模型,提出了燃油泵加热的计算方法,对于航空发动机系统一维仿真研究有一定的指导作用。

基于RS-CART决策树的航空发动机小样本故障诊断

作者： 庞梦洋   索中英   郑万泽   徐宇恒   包壮壮   黄林   来源： 航空动力学报 年份： 2021 文献类型 ： 期刊 关键词： 分类与回归树   GINI系数   故障诊断   属性约简   规则提取  

描述： 针对CART(classification and regression tree)分类决策树构建过程中由于小样本集特征维数高及噪声等造成的过拟合问题,在CART决策树算法训练过程中引入基于互信息的粗糙集(rough sets,RS)属性约简,考虑信息熵与基尼(GINI)系数刻画样本集"纯净度"的相似关系,对历史故障数据进行属性约简,降低属性维度以优化训练集,在此基础上构建分类决策树,可视化输出规则。实验结果表明:将改进的CART决策树算法应用于某型航空发动机油液故障诊断,提取的规则可解释性强,能够减小冗余属性及噪声对决策的影响,与常用故障诊断算法相比,该模型的诊断准确率提升20%左右,AUC(area under curve)值高达92%,可以有效处理高维离散型航空发动机小样本故障问题。

基于RS-CART决策树的航空发动机小样本故障诊断

作者： 庞梦洋   索中英   郑万泽   徐宇恒   包壮壮   黄林   来源： 航空动力学报 年份： 2021 文献类型 ： 期刊 关键词： 分类与回归树   GINI系数   故障诊断   属性约简   规则提取  

描述： 针对CART(classification and regression tree)分类决策树构建过程中由于小样本集特征维数高及噪声等造成的过拟合问题,在CART决策树算法训练过程中引入基于互信息的粗糙集(rough sets,RS)属性约简,考虑信息熵与基尼(GINI)系数刻画样本集"纯净度"的相似关系,对历史故障数据进行属性约简,降低属性维度以优化训练集,在此基础上构建分类决策树,可视化输出规则。实验结果表明:将改进的CART决策树算法应用于某型航空发动机油液故障诊断,提取的规则可解释性强,能够减小冗余属性及噪声对决策的影响,与常用故障诊断算法相比,该模型的诊断准确率提升20%左右,AUC(area under curve)值高达92%,可以有效处理高维离散型航空发动机小样本故障问题。