航空发动机涡轮盘残余应力分析及加工变形预测研究

作者： 马勇杰   来源： 北京航空航天大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： GH4169合金　　涡轮盘　　锻造成型　　残余应力　　有限元仿真　　测力仪　　拉削力　　拉削变形  

描述： 涡轮盘是航空发动机重要的涡轮转子部件，为了保证发动机和飞机的运行稳定性和可靠性，迫切需要对涡轮盘的锻造残余应力及加工变形进行分析研究。高温合金GH4169属于镍基合金，该合金广泛应用于航空、导弹发动机的部件中。GH4169合金锻造毛坯在锻造及热处理过程中获得高强度高韧性的同时，也造成毛坯中产生巨大的内应力，在后续机械加工过程中，由于残余应力的释放会使发动机涡轮盘发生加工变形，从而影响其结构精度。本论文采用基于实验测试与有限元模拟仿真相结合的方法，系统分析了涡轮盘坯料锻造成型工艺，深入研究了毛坯材料成型过程中（镦粗、模锻等）残余应力的变化历程，并获得了GH4169合金的拉削力模型，建立了预测盘体加工工件变形的有限元模型，根据仿真结果分析，可以设计合理的加工方案、应力均化工艺和数字化校形工艺，从而达到快速高效数控加工，以及实现航空发动机涡轮盘高性能运转工作的目的。为提升航空发动机的疲劳工作可靠性，本论文针对典型高温合金涡轮盘零构件加工工艺进行分析研究，其中GH4169合金模锻坯件残余应力分布测试及仿真、锻件材料拉削力模型、拉削变形预测研究、以及喷丸强化和振动时效技术是涡轮盘完整加工工艺流程中影响涡轮盘加工精度以及后续疲劳运转性能的关键工艺。本文采用理论研究和实验验证相结合的方法，主要在以下几方面开展了研究工作：一、分析确定了涡轮盘坯料残余应力是导致加工变形的首要因素，深入研究了坯料成型锻造过程中锻件内部残余应力的形成机理，并使用剥层法对GH4169合金锻件材料进行了不同径向位置处沿层深的残余应力测试，得到了毛坯内部复杂残余应力的分布规律，从而可以为涡轮盘高性能制造设计及优化提供可靠依据。二、系统研究了涡轮盘坯料多级模锻成型过程，基于修正的GH4169合金Kumar本构模型，建立了一种适合的涡轮盘锻造过程有限元仿真模型，分析获得了锻件内部全局残余应力的分布状态，通过对比残余应力仿真与物理测试结果，验证了涡轮盘残余应力预测有限元模型的准确性。三、为了准确实测GH4169合金拉削力，自主研发了大量程测力仪，通过Box-Behnken响应曲面法设计了GH4169锻件材料的拉削力测试方案，完成了实验过程中的拉削力数据采集，并建立了准确适用的GH4169合金二次响应面拉削力模型，结合拉削力模型可以指导实际切削参数的优化选取，提高各级轮盘产品拉削质量。四、研究了涡轮盘榫槽拉削加工变形机理，建立了一种含有初始残余应力的GH4169合金涡轮盘拉削过程仿真分析模型，为了减小盘体榫槽拉削变形量，分别针对榫槽的顺序拉削及对称拉削过程，以及不同间隔槽数的拉削方式进行了有限元仿真对比分析，从分析结果中优选出了适合的拉削工艺。

基于生态系统视角的北京通用航空产业发展模式研究

作者： 姬瑞鹏   来源： 北京航空航天大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 生态系统　　航空产业　　通用航空　　企业群落  

描述： 动力进行了分析，对系统的可持续化发展条件进行了分析，对北京通用航空产业生态系统的常见机理进行了分析。再次，结合生态系统的发展规律，对北京通用航空产业生态系统发展模式未来的战略选择，提出了合理规划产业布局

先进无人直升机的航空电子系统综合设计与建模分析

作者： 徐宏哲   来源： 北京航空航天大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 无人直升机　　航空电子　　1553B总线　　马尔科夫过程　　半物理仿真  

描述： 。本文以某中型无人直升机航电系统研发专项为背景，对应用于无人直升机的航电系统综合设计技术和分系统建模分析方法进行了研究，成果如下：1）系统地研究了先进无人直升机航电系统的总体架构技术，软硬件总体设计技术

面向航空任务电子系统测试用例生成方法研究

作者： 袁帅   来源： 北京航空航天大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 测试用例生成　　Petri网　　航空任务电子系统　　两两覆盖组合测试  

描述： 测试用例生成算法，并加以拓展实现满足约束条件的两两覆盖组合算法。最后，结合实验和实现的平台分析了这套测试用例生成方法的可行性和优势。本文的主要研究工作成果如下：(1)在调研测试用例生成技术与国内外研究

航空发动机转子系统动力特性区间分析理论与方法研究

作者： 陈萌   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　　转子系统动力特性　　非确定性　　区间分析　　灵敏度  

描述： 随着先进航空发动机对高性能、高推重比指标的追求，整机振动问题越发突出，转子系统结构参数、装配工艺参数和动力学特征参数的非确定性是造成整机振动问题难以解决的重要原因之一。支承刚度、连接结构刚度、转子不平衡量等动力学特征参数直接影响转子系统动力特性，它们的概率分布或隶属函数难以确定，但其区间界限容易获得，传统的非确定性分析方法如概率方法、模糊方法应用受到限制。在统计信息不足以描述非确定参数的概率分布或隶属函数，仅能提供非确定参数的区间范围，而想获得结构响应的区间范围时，区间分析方法能够发挥其优点。因此，本文基于区间数学及转子动力学理论，将航空发动机转子系统非确定性动力学特征参数（支承刚度、连接结构刚度、转子不平衡量大小和相位）视为区间变量，首次将区间数学理论引入转子动力学领域，提出了转子系统动力特性分析的区间振动微分方程，开创性的系统建立了转子系统动力特性区间分析理论与方法。主要工作内容如下：在转子系统固有特性非确定性分析中，将区间数学引入振动微分方程的各矩阵中，结合转子系统力学特征，获得了状态空间中求解转子系统广义特征值问题的区间方程。采用摄动理论，建立了转子系统固有特性分析的区间摄动法。该方法求解简单，具有明确的物理意义，跟有限元法结合后可应用于复杂转子系统，并能够给出具有较高精度的转子系统固有频率区间。在转子系统稳态响应非确定性分析中，以确定性转子系统稳态响应的模态叠加算法为基础，将区间数学运算规则引入复频响应函数矩阵，提出了基于具有区间特征复频响应函数矩阵的转子稳态响应的区间分析理论与方法。为了提高计算精度，运用固有频率（特征值）区间对该方法进行了修正。将区间方法应用于双盘转子算例，通过与蒙特卡洛法计算结果的对比，验证了本文方法的准确性和有效性。在转子系统瞬态响应非确定性分析中，基于区间数学和一阶泰勒级数展开，提出了预测转子系统瞬态响应区间的区间泰勒展开法。从理论上给出了区间分析方法与概率分析方法结果区间的对比，通过算例验证了文中所建模型和求解方法的可行性和有效性。基于区间数学和转子动力学理论，提出了转子系统动力特性灵敏度分析的区间方法，在强非线性情况下，灵敏度区间分析方法对参数变化范围的选取比传统差分法的要求要低。通过数值算例表明了用区间方法进行转子系统动力特性灵敏度分析的可行性和有效性。为了验证理论分析方法的有效性和计算精度，本文建立了具有多区间参数的双盘转子试验系统和测控系统。试验研究了不平衡量大小、相位和支承刚度变化对转子系统动力特性的影响规律，验证了转子系统动力特性区间分析方法，并分析了仿真计算和试验结果误差的影响因素。本文所提出的转子系统动力特性区间分析和灵敏度区间分析理论与方法在实际发动机上得到了成功应用。针对高速单轴涡扇发动机转子系统进行了临界转速区间分析，并得到了大量整机试车试验测试结果的验证。对该转子系统进行了动力灵敏度分析，确定了影响转子系统临界转速的关键参数。以先进涡扇发动机双转子系统结构为例，将转子系统动力特性区间分析及灵敏度区间分析理论与方法成功应用到反转双转子系统动力特性分析中，证明了其可行性和有效性。

现代航空发动机液压机械控制系统仿真计算与设计

作者： 徐敏   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　　液压机械控制器　　模型库　　建模　　仿真　　设计　　转速摆动  

描述： 本文针对现代航空发动机液压机械控制系统功能繁多、结构复杂、对控制品质要求高的特点，在对控制系统原理及其设计思路深入分析的基础上，系统阐述了控制系统建模、仿真和设计计算的方法。使用仿真分析方法分析出了某型号转速控制器转速摆动问题的形成机理，并进行实验验证。首先，本文创建了液压机械控制系统通用仿真库，论述了仿真库中构件元素的模型和接口的设计方法，极大提高仿真速度，为解决复杂液压机械系统的仿真奠定基础。其次，深入分析了控制器各单元的工作原理、设计思路和调试方法，按功能和组成将液压机械控制器逐层划分为独立的功能模块进行建模，首次建立了带发动机的主燃油控制系统仿真模型。基于AMESim平台，对加力燃油和喷口数字电子控制系统进行了精确建模和仿真，提出数字控制器液压机械执行机构关键参数的调试方法。将喷口落压比液压机械控制器的控制结构和控制参数借鉴到数字电子控制器，实现了较好的控制效果。再次，在非线性模型的基础上，通过对典型的等压差计量装置线性模型的建立，提出了压力容腔法和结构分析方法建立系统线性模型的两种建模方法。通过典型位置伺服机构的设计，论述了设计凸轮型面坐标平面投影法的设计过程，揭示了伺服传感器低通滤波的设计思想。最后，论述了某型主燃油控制器模型，特别是斜盘柱塞泵模型的建模方法，对闭环转速控制器的原理进行了分析和仿真验证。通过频率特性的研究，发现转速控制器中的伺服比例控制器的交接频率与转速摆动的频率范围基本接近。根据比例伺服机构的特性，分析得到转速摆动的根源是伺服比例控制器的精度，并提出用频率特性实验测量伺服比例控制器的精度的方法。设计主燃油泵频率特性实验，在同等条件下，对故障泵和工艺泵分别进行频率特性实验，验证了转速摆动原因分析的正确性。本文建立的主燃油控制系统仿真平台在某型号发动机高空控制器的设计过程中进行了大量的试探设计工作，起到了重要的辅助作用。本文提出的用频率特性实验测量伺服比例控制器的精度的方法具有很强的工程实用性。

华北地区空中交通管制中的航空安全管理问题研究

作者： 覃鑫   来源： 北京航空航天大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 航空管制　　安全管理　　风险控制  

描述： 空管是民航安全的守护神。随着飞行流量的持续快速增加和空管国际一体化进程的加快，安全风险已进入高压期和多发期。风险一旦失控，就意味着事故的发生或可能发生。构建风险管理体系，主动识别、有效控制风险是本文

企业分形应急生产管理系统及在我国航空企业的应用研究

作者： 张迪   来源： 北京航空航天大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 分形企业　　应急生产管理　　航空生产企业　　Swarm仿真  

描述： 的应急能力。主要工作和成果如下：1.通过对分形、分形企业、企业危机管理、企业应急管理等理论的学习和研究，明确企业应急生产管理特点和目标，为构建基于分形企业理论的企业应急生产管理系统做好理论准备；学习UML

超临界航空煤油RP-3结焦对流动及换热的影响研究

作者： 吴瀚   来源： 北京航空航天大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 超临界　　RP   3　　热氧化结焦　　流动　　换热  

描述： 随着航空发动机涡轮前温度和压气机增压比的日益提高，传统冷却方式已无法满足先进发动机中高温部件的冷却需要。利用机载航空煤油作为冷源对压气机引出空气进行预先冷却（CCA技术）是一种新型且有效的冷却方式

基于支持向量机的航空发动机故障诊断方法研究

作者： 陈明珠   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　　支持向量机　　故障诊断　　故障预测  

描述： 航空发动机结构复杂、工作条件苛刻、故障情况多样，针对航空发动机状态监视和故障诊断方法的深入研究是保证发动机安全、可靠运行的重要手段，也是从定期维护转变为视情维护，降低直接使用成本的前提和基础。本文在调研国内外航空发动机故障诊断技术的研究现状以及发展动态的基础上，分析各种故障诊断方法的优缺点，结合航空发动机工作数据的特点，提出了一种基于支持向量机的方法对航空发动机进行故障诊断和健康预测，并结合实例对这两种方法进行了分析研究。首先在传统的基于支持向量机故障诊断方法的基础上，结合发动机性能特点和故障特征，对发动机原始数据进行特征向量提取，使用换算参数作为状态信息载体；通过“网格搜索法”得到使分类模型最优的核函数参数；针对支持向量机多类分类方法，通过计算数据样本集之间的类间距离，建立有向二叉树结构的分类模型，提高了故障诊断的精度与速度。在故障诊断基础上，利用了支持向量机的回归原理，本文又提出了基于支持向量机的故障预测。该方法能在一定程度上，对于发动机状态做出预测；然后通过实例对影响预测精度的因素做了分析研究，提高了故障预测的准确性和有效性。