航空发动机叶片三坐标测量优化采样方法

作者： 张现东   卜昆   董一巍   来源： 航空动力学报 年份： 2019 文献类型 ： 期刊 关键词： 优化采样   弧长   三坐标测量   曲率   叶片  

描述： 针对航空发动机叶片三坐标检测测量效率低的问题,提出了一种适用于翼型曲面三坐标测量优化采样算法。基于杠杆平衡系统,对现有采样算法做了统一的数学描述;并通过引入挠率信息,使得曲率-弧长采样算法适用于空间曲线,并在此基础上研究了基于前、后缘线选取叶片被测截面的算法;研究了弧长分量与曲率分量的比例系数的优化方法。最后,对多个叶片模型进行采样实验,计算重构误差并与等参数采样、等弧长采样、曲率采样、等弦公差采样、加权曲率采样算法对比,结果表明优化采样算法精度提高11.2%以上,与等步长采样方法对比,测点数减少92.3%。

航空发动机转/静子加筋调频设计方法

作者： 范雨   钱鑫   吴亚光   陈璐璐   张辉   来源： 航空动力学报 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 频率优化   加筋结构   耦合振动   共振裕度   结构设计   有限元  

描述： 为了解决转子叶片/叶鼓系统与静子在模态频率接近且具有相同节径数时可能发生的流致转静子耦合振动问题，提出了一种基于位移与应变能密度分布的正向加筋调频设计方法，为结构调频设计提供了理论依据。该方法适用于有限元模型，且通过一次模态计算即可初步判断加筋区域，显著缩短设计周期。以提高安全工作裕度为目标，使用该方法对某型发动机增压级转/静子进行加筋调频设计，并探究了加强筋的结构参数对转/静子模态特性的影响。通过加筋设计，该型增压级转/静子危险模态下的共振裕度从3.47%提高到10.56%。该方法具有良好的通用性，同样适用于其他型号发动机的结构加筋调频设计。

航空发动机整机性能仿真中的功率平衡方法

作者： 徐全勇   吴锋   来源： 航空动力学报 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 性能求解   涡轮发动机   三维整机仿真   功率平衡   多场耦合  

描述： 提出了一种在CFD三维整机仿真中实现功率平衡的计算方法。推导确定了决定平衡关系的关键变量：涡轮前温度与物理转速。提出了基于稳态流场和功率经验关系实现功率平衡的数值迭代方法。本文将该迭代方法与CFD三维求解耦合，发展了一种可用于三维整机CFD耦合仿真的功率平衡计算方法。采用该功率平衡计算方法对MTJ-80涡喷发动机开展了三维整机CFD数值计算，实现了整机性能三维仿真与控制规律的耦合和预测。在控制燃油量不变的条件下，通过转速迭代可以实现压气机和涡轮的功率差小于0.1%，可以预测固定燃油供给量条件下所能达到的稳态运转转速。在控制转速不变的条件下，通过调节燃油量实现压气机和涡轮的功率差小于0.15%，可以预测固定转速条件下的燃油流量。数据验证结果表明：该功率平很给计算方法可以与CFD三维整机计算耦合，并且具有很强的收敛性，解决了以往整机三维性能仿真过程中的功率不平衡问题。

航空发动机初步设计阶段榫接结构前置判别方法

作者： 董少静   方宇凡   胡文通   申秀丽   来源： 航空动力学报 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 前置参数设计   可行域边界识别   颠覆性设计   榫接结构   初步设计阶段  

描述： 为适应自约束参数化建模方法所导致的非正交参数取值范围，提出了将传统正交设计空间的抽样点映射到非正交空间的映射方法。构建了基于机器学习逻辑回归的可行域边界识别方法，对样本空间响应是否满足相关准则进行判断。将此方法应用于某高压涡轮二齿和三齿榫接结构，发现某发动机初步设计方案会导致在详细设计阶段无法获得满足设计要求的榫接结构，需将榫接结构参数前置至初步设计阶段，与上级参数共同设计，防止其在详细设计阶段成为设计难点。通过边界识别方法发现，转速降低为15 575 r/min或轮盘外径降低为303 mm时可以设计出二齿榫接结构；转速降低为15 584 r/min或轮盘外径降低为301 mm时可以设计出三齿榫接结构。该方法可以作为发动机初步设计阶段各学科之间的一个迭代反馈信息，在发动机其他细节结构设计上具有推广性。

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。

航空发动机传感器信号重构的K-ELM方法

作者： 尤成新   鲁峰   黄金泉   来源： 航空动力学报 年份： 2017 文献类型 ： 期刊 关键词： 传感器信号重构   留一交叉验证方法   航空发动机   核参数   核极限学习机  

描述： 针对航空发动机传感器信号重构,提出了评价核极限学习机(K-ELM)模型性能的一种快速留一交叉验证方法.结果表明:该方法可以避免原始的留一验证方法 N次模型的显式训练,将计算复杂度降低为原来的1/N(N为样本数目).该算法可以快速准确评价核极限学习机的性能,为核极限学习机确定最优的核参数.

航空发动机低压转子系统的动力学相似设计方法

作者： 缪辉   臧朝平   来源： 航空动力学报 年份： 2021 文献类型 ： 期刊 关键词： 转子系统   相似关系   模型试验   模型修正   动力学相似   相似准则  

描述： 提出了航空发动机转子系统动力学相似设计方法,以便采用模型替代实际结构对其动力学特性进行研究。基于转子系统的动力学等效原则,通过动力学优化方法建立全尺寸原型的相似等效模型。综合采用方程分析和量纲分析推导转子系统的动力学相似准则,并根据转子设计参数的相似关系建立相似等效模型的缩比模型。基于模型修正方法对三维设计模型的相似误差进行修正,得到预测精度较高的动力学相似模型。以双转子发动机低压转子试验模型的动力学相似设计为例,通过有限元仿真对动力学相似设计方法的有效性进行了验证。结果表明:在设计转速范围内,通过该方法得到的动力学相似模型能够有效预测全尺寸原型的临界转速和不平衡响应,前三阶临界转速的相似误差分别为3.09%、1.75%和0.31%,对应振型的相关性均大于0.93。该方法具有较高的实用价值,可为发动机整机动力学相似设计提供参考。

基于任务段的航空发动机载荷谱聚类方法

作者： 杜宇飞   孙志刚   陆琪   宋迎东   来源： 航空动力学报 年份： 2019 文献类型 ： 期刊 关键词： 聚类散点图   飞行任务剖面   航空发动机载荷谱   任务段   聚类分析  

描述： 纲飞行高度为0.2～1.2、飞行马赫数为0.6～1.0区间内最为集中;针对散点密集区域,可依据剖面特征进一步划分剖面类型;不同剖面间,飞行高度与飞行马赫数差异性强,利于剖面划分,而法向过载与转速差异性小,不利于剖面的划分。所提出的方法可以快速有效的对航空发动机飞行任务剖面进行聚类分析。

基于RF-SVR的燃油计量装置性能衰退检测和剩余寿命估计方法

作者： 来晨阳   郭迎清   于华锋   来源： 航空动力学报 年份： 2019 文献类型 ： 期刊 关键词： 支持向量回归   随机森林   健康管理   剩余使用寿命   性能衰退   发动机燃油系统  

描述： 为了实现航空发动机燃油系统的安全状态监测和健康管理,开展了燃油系统性能衰退检测和剩余使用寿命估计方面的研究。以燃油系统燃油计量装置为例,分析了其主要的性能衰退模式,设计了基于电流-速度数据的健康指标(HIs)选取方案,并考虑环境及模型参数不确定性,进行模型不确定性仿真,基于健康数据与性能衰退数据间的马氏距离对部件性能衰退进行检测。提出了基于随机森林-支持向量回归(RFSVR)的剩余使用寿命(RUL)估计方法,利用通过RF特征选择优化的SVR模型实现部件RUL估计。最后基于某型民用涡扇发动机机械液压模型仿真数据对该方法进行了验证,结果表明:该方法的性能衰退检测虚警率及漏报率低于2%,RUL估计误差低于3%,可为航空发动机燃油系统的预测性维护提供参考。

航空发动机卡箍装配应力试验与装配参数控制方法

作者： 刘中华   贾铎   王鑫   刘鑫   高东武   来源： 航空动力学报 年份： 2020 文献类型 ： 期刊 关键词： 控制方法   装配应力   卡箍   分散度   拧紧力矩   加载次数  

描述： 通过理论公式推导分析影响卡箍装配应力的主要参数,并通过试验方法对影响卡箍装配应力的因素进行了系统分析与研究,以3种规格、每种规格5个样本的卡箍作为试验对象,测试并统计分析螺栓拧紧力矩值、加载次数、装配方法对卡箍的应力影响规律。研究结果表明:靠近螺栓孔的卡箍表面为应力集中位置,卡箍随加载次数的增多应力呈降低趋势,但重复加载次数不宜过多,会导致卡箍局部较大的变形和磨损,增加2 mm垫片的方法对降低卡箍应力水平的效果最好,下降率可达46.8%;相比之下,限制卡箍位移后加载的方法应力下降率约为3.64%,而加载后校正的方法应力下降率约为2.86%。