基于模型的航空发动机增压系统安全性分析方法研究

作者： 鲍梦瑶   来源： 北京航空航天大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 活塞航空发动机　　增压系统　　系统安全性分析　　影响因素　　分级和定位　　验证  

描述： 增加了系统模型重用性并减少人为错误。其中，安全性分析过程中所需突破的关键技术有：1）增压系统失效模式的参数化表达方法，即通过工作边界与安全边界的包容关系对失效进行判断。2）关键影响因素的分级和定位方法

航空装备承研单位可靠性工程能力评价程序和方法研究

作者： 王冬雨   来源： 北京航空航天大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 能力成熟度模型　　可靠性工程　　装备研制  

描述： 装备承研单位可靠性工程能力水平的模型已成为迫切的需要。本论文尝试将能力成熟度模型理论与航空装备研制项目可靠性工作相结合，建立航空装备承研单位可靠性工程能力的评价体系，为科学评价我国航空装备承研单位

基于UIO的航空发动机控制系统传感器故障诊断研究

作者： 石竟成   来源： 北京航空航天大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 航空发动机　　简化实时模型　　子空间辨识　　控制器　　故障诊断　　未知输入观测器  

描述： 随着现代航空航天科学技术的飞速发展和飞机对发动机性能要求的不断提高，航空发动机日趋复杂，其工作的安全性和可靠性也越来越受人们重视。而航空发动机模型可用于发动机性能分析，控制规律研究以及发动机故障诊断等领域，在航空发动机的研究领域有着十分重要的作用。 本课题首先对某型航空涡扇发动机的非线性模型中的进气道、增压机压气机、压气机、高压涡轮和低压涡轮中的比热计算方法进行修改，即将定比热计算法修改为变比热计算，并与GSP11数据进行对比。其次，利用已有GSP11数据建立某型涡扇航空发动机加速状态的简化实时模型。其中，模型的建立分为稳态模型和动态模型。稳态模型的建立采用插值法，动态模型的建立采用动态系数法。然后，根据子空间系统辨识的方法对修改后的非线性模型的状态空间模型进行辨识，并结合预报误差法对所得到的状态空间模型在邻近点处进行修正。同时，研究了基于线性二次型最优控制器的航空发动机最优伺服控制系统，讨论了线性二次型的严格正则问题和伺服问题。 最后，重点研究了未知输入观测器设计的相关问题和设计步骤。并基于未知输入观测器对所选的航空发动机控制系统的五路传感器的故障分别进行了检测、隔离和重构。仿真结果表明，未知输入观测器能实时和准确地针对不同传感器的故障信号进行检测和隔离，而且其重构信号较准确，能很好的完成航空发动机控制系统的传感器的故障诊断任务。

基于逆向工程的某航空汽油发动机进气道性能研究及优化设计

作者： 刘小   来源： 北京航空航天大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： CFD数值模拟　　进气道流动　　逆向工程　　稳流实验  

描述： 在内燃机中，进、排气系统的优劣是决定混合气进入量多少，发动机功率是否足够以及排气是否充分的关键因素；进入气缸中的空气量和进气产生的流动状态对内燃机的动力性、经济性以及排放性能产生重要影响。本文对某发动机的进气道进行了实验研究、数值仿真和优化设计。本文首先采用逆向工程，对某发动机实体零件的气道进行翻模，然后利用激光扫描机得到气道模型的点云文件，使用三维工程设计软件建立了该发动机气道的三维实体模型。利用商业CFD平台对其进行三维稳态流动模拟计算，获得其内部的压力场、速度场、温度场等的详细分布。气道稳流模拟实验是发动机产品开发和燃烧过程研究的重要组成部分，气道稳流模拟实验是用来模拟实际发动机的进、排气状况，评估发动机进、排气系统的通流特性及进气道涡流形成能力，为发动机进排气系统的研究开发及燃烧过程研究提供重要的实验依据。本文对该发动机进行进气道定压差稳流实验，得到它各个不同气门升程情况下的流量系数。CFD计算结果与气道稳流模拟实验结果基本吻合，这表明应用逆向工程的方法获得气道三维实体模型是可行的，应用CFD软件进行气道流动计算其精度是足够的。同时，本文采用的CAD/CFD相结合的方法，为该机进气道的后期优化或其它进气道的优化设计提供了一个很好的借鉴。

航空TC4异型材挤压残余应力理论分析及仿真研究

作者： 刘长栋   来源： 北京航空航天大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： TC4钛合金　　挤压　　残余应力　　仿真  

描述： 过程，进行了如下方面的研究工作： （1） 进行了TC4钛合金静态力学实验，获得了相关材料数据；分析了金属在高温下的流动应力、应变特性和对温度的敏感性，对高温金属材料的本构方程采用多元线性回归的方法进行

基于残余应力的航空整体结构件加工变形预测研究

作者： 李文杰   来源： 北京航空航天大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 整体结构件　　加工变形　　残余应力　　铝合金　　淬火　　拉伸　　有限元仿真  

描述： 航空整体结构件在数控铣削加工过程中的变形问题是现代航空航天制造领域的共性难题。航空整体结构件结构复杂，精度要求高。材料内残余应力容易使刚性差的结构件产生较大的加工变形，传统工艺难以使其达到精度要求。因此，对整体结构件加工变形进行预测具有重大的工程实际意义。本文以航空铝合金7075T为研究对象，围绕引起整体结构件加工变形的主要因素，即毛坯初始残余应力的释放与重分布，采用实验验证、数值模拟等手段研究了航空铝合金毛坯板材的淬火、拉伸以及典型航空整体结构件的加工过程。本论文主要从以下方面开展研究： 一，研究了铝合金构件内部残余应力的测试与评估技术。系统总结了现有的残余应力测试方法。在此基础上，使用剥层法实验测得了7075T航空铝合金预拉伸板的内部残余应力分布规律。 二，运用间接耦合方法对铝合金7075T板材的淬火过程进行了模拟；预测了淬火冷却过程中毛坯件温度场的变化规律；得到了淬火过程中残余应力的变化趋势以及淬火后最终的三向残余应力分布情况；对模型的弹性和塑形应变分布进行了分析，验证了淬火残余应力的产生原因。 三，模拟了机械拉伸消除淬火残余应力的整个过程，并分析了拉伸法对毛坯件残余应力以及塑性变形的影响。针对不同拉伸量情况下，对毛坯件残余应力、塑性应变分布进行了分析，得出在拉伸量为2%时残余应力消除效果最好，应力消除量达到81.2%。而通过对比应力以及塑性应变的分布，验证了拉伸法消除残余应力的机理。 四，研究了毛坯初始残余应力对于航空整体结构件加工变形的影响规律。对加工变形有限元仿真过程中的关键技术进行了深入研究，提出了始残余应力场构建方案。采用生死单元技术对工件进行分层材料去除模拟，分析了材料剥层过程中工件的变形量。选取典型航空结构件，基于不同加工顺序，研究了残余应力所引起的加工变形规律。

航空发动机自动油门控制系统原理分析与实验研究

作者： 赵雷   来源： 北京航空航天大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 自动油门系统　　抗积分饱和　　增量式PID控制　　半物理仿真  

描述： 自动油门控制系统作为航空推进系统的重要组成部分，通过自动调整舱内油门杆位从而实现对飞机发动机推力的控制。油门杆位与飞行状态相对应，不同杆位对应的发动机推力亦不相同。自动油门的应用实现了自如操纵发动机，获得飞行任务所需推力，同时自动油门杆的作用也减少驾驶员的工作量。对自动油门系统的控制精确性是实现上述发动机推力控制的重要保证。 自动油门系统能够在任何工作状态下均实现稳定可靠工作，达到预定响应精度，需要对自动油门系统施加精确控制并进行实物仿真验证。因此，对自动油门系统的研究要从仿真模型建立开始。为了减少实物模型实验过程中在时间和经济上的损耗，通过对系统的结构以及系统相关特性分析，在MATLAB/simulink平台上构建与实物模型对应的数学模型，进而推导出系统的控制模型，并针对控制模型完成PID控制器设计。最后通过半物理仿真实验，针对实验过程遇到的实际问题予以解决。本文针对在油门机械杆作动过程中存在的积分饱和问题，通过增量式控制算法实现抗积分饱和现象，最终达到对自动油门系统的精确控制，使其在指定飞行状态下完成精确作动。 完成自动油门系统的半物理仿真验证，是实现发动机推力控制的一个重要环节。本文介绍了针对自动油门系统所构建的发动机线性参数变化模型。通过实验获得发动机高低压转子转速等一系列输出参数。最后，通过PID控制，表明在本文所设计的自动油门控制系统作用下的发动机控制参数的动态性能指标满足性能要求。

风险管理在航空燃气涡轮发动机高压压气机研制项目中的应用

作者： 姜向禹   来源： 北京航空航天大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 风险管理　　高压压气机　　风险评估　　风险应对　　风险监测  

描述： 航空燃气涡轮发动机研制是一个复杂的系统工程，具有投资规模大、技术难度大、研制周期长等特点，在研制各阶段面临着不同的风险，“拖、降、涨”现象十分普遍，即“拖进度、降指标、涨经费”。作为项目管理的重要组成部分，风险管理在确保航空燃气涡轮发动机研制项目目标顺利实现中扮演着十分重要的角色。 本文以航空燃气涡轮发动机高压压气机研制项目为切入点，采用文献调研法和专家访谈法，在充分了解项目风险管理的基本理论和高压压气机研制特点基础上，按照立项论证、验证机研制、原型机研制和设计定型4 个阶段对高压压气机研制过程中的风险进行了分析、识别、评价和应对，并建立了高压压气机研制项目风险分析监控指标，以期达到减少或降低研制风险的目的。 本文针对高压压气机项目研制所采用的研究方法和取得的成果，可在航空燃气涡轮发动机其它部件研制和整机研制项目中推广应用，以减少损失，确保项目的顺利实施。

航空发动机连接结构刚度非线性及其对转子动力学影响

作者： 樊宁   来源： 北京航空航天大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 航空发动机连接结构　　刚度　　有限元方法　　区间分析　　稳态响应  

描述： 航空发动机转子系统由很多连接结构将轴与轴、轴与盘连接在一起，较为常见的有套齿连接结构和短螺栓连接结构，在转子力学特性计算中通常忽略连接结构接触面将其作为整体结构处理。本文研究考虑接触面的情况下，连接结构刚度变化的机理、刚度的变化规律及其对转子动力学的影响，为连接结构的设计研究提供参考。主要工作内容如下：首先，在受力分析的基础上，利用材料力学和接触力学建立套齿连接结构和螺栓连接结构弯曲刚度的力学模型。力学模型解释连接刚度非线性产生机理的同时，初步确定连接结构刚度的影响参数。其次，以简单螺栓连接结构为例介绍了螺栓连接结构的高精度有限元建模方法，研究该结构弯曲刚度的主要影响参数和影响规律。通过接触面间接触应力的分析，从静强度的角度得到了连接结构最大承受外载荷。在此基础上，对某先进发动机上较为复杂的短螺栓连接结构弯曲刚度的变化规律进行了对比研究。再次，以简单套齿连接结构为例建立了套齿连接结构的高仿真有限元建模方法，计算分析了套齿连接结构刚度主要影响参数及变化规律，并从静强度的角度得到了连接结构最大承受外载荷。用同样的建模方法，研究了F110-GE-129EFE和某先进发动机的套齿连接结构的弯曲刚度变化规律和最大静载荷，一方面通过当量刚度对比了结构形式对连接刚度大小及其变化规律的影响，另一方面对比不同结构承力能力。最后，以带有螺栓连接结构和套齿连接结构的典型涡扇发动机反转双转子系统为研究对象，利用有限元方法分析其固有振型。将前面连接结构计算得到的刚度变化考虑到转子系统中，利用转子系统稳态响应区间分析方法对该转子系统稳态不平衡响应进行了计算，得到考虑连接结构刚度时转子典型位置的响应区间。结合转子系统固有振型，分析连接结构刚度对稳态响应的影响。

航空发动机涡轮叶片损伤的热等静压治愈机理和延寿技术研究

作者： 周煜   来源： 北京航空航天大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 涡轮叶片　　延寿技术　　蠕变空洞　　热等静压　　镍基高温合金  

描述： γ’溶解特征的影响，发现γ’尺寸和体积分数随温度的变化趋势不同，保温时间的影响随温度升高而逐渐变小，最佳固溶温度是1230°C。在炉冷条件下γ’粒子形貌不规则，且尺寸较大，导致合金显微硬度值偏低。采用一系列