航空发动机转子—刷式密封系统动力学特性研究

作者： 钱大帅   来源： 哈尔滨工业大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 航空发动机　　转子   刷式密封系统　　动力学模型　　转子动力学特性  

描述： 刷式密封可以有效地减少泄漏并提高转子系统的稳定性，提高发动机的工作性能。对刷丝和转子之间动力学特性的研究可以为刷式密封泄漏特性分析、磨损特性研究、流体激振和转子系统的稳定性分析提供力学模型和研究基础，具有重要的意义。基于弹性梁变形理论和转子动力学理论，在不考虑气流作用力的情况下，本文对刷式密封刷丝和转子相互作用的力学特性以及转子-刷式密封系统的转子动力学特性进行了研究。 把刷丝作为悬臂梁处理，从单根刷丝和转子之间相互作用的几何关系出发，得到了单根刷丝和转子之间的作用力模型。将整圈刷丝对转子的作用力系进行简化，建立了刷式密封对转子的力学模型，为进一步研究转子-刷式密封系统的动力学特性提供了理论基础。并仿真研究了刷式密封参数对此作用力的影响。 使用八参数表述形式将刷式密封作用力和动力特性系数与转子的振动联系起来，推导了含有四个刚度系数的刚度模型。将得到的刷式密封对转子的作用力表达式进行简化，得到了简化的易于应用的刚度系数表达式。 建立了刚性支承条件下单圆盘转子-刷式密封系统的有限元模型和转子动力学方程，使用 Newmark 方法求解方程得到了系统的转子动力学特性，并分析了刷式密封对转子振动特性的影响，为转子系统设计和进一步的研究提供了依据和基础。

基于气路参数样本的航空发动机状态监视方法与系统研究

作者： 栾圣罡   来源： 哈尔滨工业大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 小波变换　　神经网络　　状态监视　　气路性能　　航空发动机  

描述： 航空发动机是飞机的动力核心，其结构复杂、工作环境恶劣，是飞机的主要故障来源，其健康状态的好坏直接影响着飞行安全和航空公司的效益。本文在国家自然科学基金（项目号： 60572174）及中国国际航空公司（国航）科研基金的资助下，研究了基于气路参数的民用航空发动机健康状态监视方法及其系统。 发动机气路参数样本本质上是一种混有较强随机噪声的时间序列，经常出现孤立突变数据和趋势突变数据等异常。小波变换是一种多尺度时-频分析工具，对于数据点突变和数据趋势突变等局部特征都能很好地描述，十分适合处理非平稳的发动机气路参数时间序列并识别其异常数据。为了提高发动机性能数据的可用性，及时识别发动机的异常状态并准确恢复原数据，论文提出了基于信号连续小波变换模极大曲线搜索的信号突变识别及重构方法，该方法可以在识别数据突变的同时有效地抑制随机噪声，进而有效地恢复真实信号。为了解决采用连续小波变换带来的运算速度问题，给出了基于傅里叶变换的信号连续小波变换与反演的快速算法。通过仿真算例研究了边沿效应及小波变换模极大曲线搜索过程中可能出现的伪模极大曲线等问题的处理方法，籍此提高突变数据识别及信号重构的准确性。发动机气路参数数据预处理的实例表明，所提出的方法能有效地恢复发动机性能参数数据，其信号重构效果优于一般的小波软阈值降噪方法。 为解决复杂系统状态预测模型难以建立且预测精度难以保证的问题，提出了一种混合递归过程神经网络。设计了网络的拓扑结构，通过引入一组合适的正交基函数对网络的输入函数和连接权函数进行展开，实现了网络的简化。给出了一种基于弹性 BP 算法的混合递归过程神经网络学习算法。将网络与几种传统神经网络分别应用到Mackey-Glass混沌时间序列预测中，验证了网络的有效性。最后将上述网络分别应用到航空发动机气路参数预测的具体问题中，对比结果表明，混合递归过程神经网络在这一问题中有更好的工程可用性，是一种有效的发动机健康状态监视工具。 针对基于最小二乘理论的传统数据拟合方法在求解双随机变量间的函数关系时的不适应性问题，提出了一种可同时考虑双拟合变量的随机噪声影响的欧氏距离最小二乘支持向量回归方法，给出了基于Matlab二次规划工具箱的实现算法。通过实例验证了该方法在发动机性能趋势分析中的有效性。另外，由于拟合不同的发动机性能参数的时间序列数据可能需要不同的拟合方法，简要地提出了基于多阶次多项式回归算法的发动机性能参数时间序列数据拟合方法。 层次分析法是一种实用有效的多准则决策方法，但其判断矩阵的确定需进行一致性检验，同时，其对于评价指标观测值的评分准则一般由专家凭经验给出，带有很强的不确定性。为此，提出一种灰色层次分析法，该方法将判断矩阵的拟优一致化求解方法与灰色聚类评价理论相结合，有效地克服了层次分析法的上述缺点。针对发动机状态综合评价问题，建立了发动机状态综合评价指标体系；基于拟优一致判断矩阵求取了发动机状态的各评价指标综合权值；对发动机状态的各评价指标进行了灰类划分，并基于三角权函数对评价指标所表征的发动机实际状态观测值进行评分。最后给出了一个发动机状态综合评价问题的示例，结果表明了方法的有效性。 从国航发动机健康状态监视及工程管理这一应用背景出发，进行了软件开发需求分析，系统功能模型、数据模型和体系结构的设计。综合本文提出的几种发动机性能监视和健康状态综合评价方法，开发了面向航空发动机全寿命管理的发动机健康状态监视软件系统。系统包括发动机维护及状态监视信息管理、发动机状态趋势分析、发动机状态参数超限自动报警、发动机状态综合评价及发动机拆换期预报等功能模块。该系统作为“发动机全寿命管理系统”的重要组成部分已被应用于国航的发动机健康状态监视工作中，测试结果表明了系统的有效性。

航空发动机高速滚动轴承及转子系统的动态性能研究

作者： 崔立   来源： 哈尔滨工业大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 航空发动机　　高速滚动轴承　　转子系统　　动态性能　　非线性振动　　台架实验  

描述： 滚动轴承作为航空发动机转子系统广泛采用的一种支承，其动态力学特性对转子系统的动力特性有重要的影响，随着航空发动机的性能不断提高，这种影响更为显著。因此，为了优化和提升现有发动机的动态性能，满足新一代先进航空发动机的研制需要，进行高速滚动轴承及其转子系统动态性能的研究十分必要。本文围绕航空发动机高速滚动轴承及其支承的转子系统，建立了滚动轴承的拟动力学分析模型、滚动轴承-转子系统的动特性和非线性振动模型，分析了不同工况参数和轴承结构参数对滚动轴承及转子系统动特性的影响，开发了分析程序，在现有的高速轴承台架上进行了高速轴承转子系统的验证实验。本文的研究为高速滚动轴承及其转子系统的分析提供理论基础，为航空发动机的可靠性分析提供技术储备。 论文首先对高速滚动轴承的动态性能进行了研究，通过建立滚动轴承的拟动力学分析模型对高速球轴承和高速滚子轴承进行分析，工况和轴承结构参数对轴承动态性能有较大影响：球轴承的径向载荷和弯矩的存在会使滚动体的旋滚比、微区 PV 值、保持架滑动率等动态性能在数值上和变化规律上都有较大变化，且弯矩的影响更为明显。较小的接触角、较大的沟曲率对于降低球的PV值、降低保持架滑动率都有明显的影响。滚子轴承在高速轻载时，较小的弯矩就使滚子接触载荷峰值和 PV 值将变得很大，外圈存在椭圆度、具有较小径向游隙的滚子轴承对于降低滚子PV值、降低保持架滑动率都有明显的影响。 研究了轴向预载荷对球轴承打滑的影响规律，给出了防止球轴承打滑的临界轴向载荷的定义：承受联合载荷作用或有弯矩存在的球轴承，当承载滚动体不打滑且保持架转速明显趋于平稳时对应的轴向载荷为临界轴向载荷；仅受轴向载荷作用的球轴承，滚动体打滑率为零时对应的轴向载荷为临界轴向载荷。并提供了在给定保持架滑动率下的轴承轴向预载荷。 考虑轴承的动刚度用Riccati传递矩阵法分析了转子系统的动特性。与定刚度值计算相比，考虑动刚度对转子系统的临界转速、稳定性、失稳门槛值有较大的影响。转子系统的瞬态响应会影响支承轴承的动态性能，建立了滚动轴承与转子整体计算的模型，用Newmark-β积分法计算并分析了转子的响应和轴承的动态性能之间的耦合规律，发现当转子载荷变化速率较大、突加不平衡力较大时会引起转子的振幅较大，同时引起支承轴承保持架的滑动率也较大。 为了揭示滚动轴承支承的转子系统的复杂振动特性，推导了滚动轴承的非线性轴承力，建立了滚动轴承非线性振动的运动微分方程，使用 Runge-Kutta积分法求解。研究表明，滚动轴承的非线性轴承力会诱发变刚度振动，使系统响应中存在周期振动和拟周期、混沌非周期振动。选取适当的参数，轴承的接触角、游隙、预紧力、阻尼等，可以改善非线性轴承力引起的非周期振动行为。转子系统中存在不平衡力时，将使非周期振动区域明显增多，产生变刚度振动频率和不平衡力振动频率的组合振动。研究给出了滚动轴承外圈波纹度、内圈波纹度、滚动体波纹度引起的振动频率与轴承结构参数和波纹度阶数的关系。考虑转子的非线性振动发现在非周期振动范围内，滚动轴承的打滑率、刚度有较大变化。 编制了滚动轴承设计与分析软件，使用软件集成技术实现了滚动轴承参数化设计、滚动轴承-转子系统性能预测、滚动轴承温度场分析和滚动轴承寿命预测的集成，为滚动轴承的设计与分析提供依据。 使用经过实验验证的滚动轴承动力学算例对本文建立的滚动轴承拟动力学模型进行了验证，两者计算结果较为接近，对轴承稳态性能预测较准确，对于轴承瞬态运动学参数预测的误差在5%以内，表明本文建立的拟动力学模型可以较为准确的预测滚动轴承的动态性能。 以现有的高速滚动轴承试验台架为基础，进行了高速滚动轴承转子系统动态性能的实验验证，测试了滚动轴承转子系统的临界转速、振动位移、轴心轨迹，与软件计算结果对比：理论计算结果与实验结果比较吻合，并揭示了转子系统中存在的复杂轴心轨迹，表明本文提出和建立的滚动轴承转子系统动态性能分析模型和方法可以较为精确和可靠的预测轴承和转子的动态性能。

航空发动机调节/保护系统多目标控制问题研究

作者： 刘晓锋   来源： 哈尔滨工业大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 航空发动机　　安全边界　　多回路切换　　切换规则　　线性矩阵不等式  

描述： 在飞行包线内，随着航空推进系统的环境和工作状态(如巡航、最大、加速以及减速等状态)的变化，航空发动机的气动热力过程将发生很大的变化，不同工作状态下控制性能也呈现不同的要求。本文针对航空发动机控制所面临的快速响应与安全性之间的矛盾，研究了航空发动机调节/保护的控制策略。 首先，通过分析航空发动机的控制任务、运行过程中的安全边界，根据航空发动机运行时工况的复杂性，以及控制中的快速响应与安全性之间的矛盾，提出了具有状态约束、输出量约束、或状态与输出之间的组合函数约束的航空发动机调节/保护多目标的控制问题。阐述了这个多目标的控制问题本质上可归属于一个多模型的控制问题。在系统结构上设置多个控制回路，并按照某种切换规则进行切换的控制模式。将安全性和快速响应的指标要求分解，在航空发动机正常运行时，投入正常的控制回路，保证发动机的性能要求；在系统运行逼近安全边界时，则切换到保护控制回路，保证发动机的安全要求。从而通过在相对简单的控制器之间的切换，解决航空发动机的快速响应和安全性之间的矛盾。 其次，分析了航空发动机多回路切换的规则。针对目前存在于航空发动机中的Min/Max规则进行了分析。分析了Min/Max规则对发动机动态响应能力与安全性上带来的优势，详细阐述了 Min/Max 切换规则机理，指出了Min/Max 切换规则的不足之处。在完成对 Min/Max 切换规则的分析之后，论文给出一种改进型的规则，此种规则消除了前者的不足。并从理论上分析了这种切换规则本质上属于状态依赖的切换规则，通过实时判断被控制对象运行过程中所处的状态进而选择控制发动机的回路。最后给出了基于 Lyapunov函数的多回路稳定性条件。 然后，针对某型涡扇发动机的控制问题，给出基于平衡流形展开模型结构的表征涡扇发动机安全边界的特征参数，分析其控制系统要求与各控制回路的动态特性。仿真结果表明利用多回路切换控制方法在不影响系统安全性的前提条件下，可提高涡扇发动机的动态响应能力。 最后，将多回路切换控制应用于冲压发动机控制系统设计当中。研究了冲压发动机控制系统的设计要求与设计限制因素，给出了各个子控制回路的特性，确定了各子控制回路的被控参数以及控制模型，分析了冲压发动机实际运行过程中存在的摄动因素，通过对典型工况的仿真表明利用多回路切换 控制的设计方法在保证安全的前提条件下，可使发动机获得更好的性能。同时可降低闭环系统的增益，有效抑制外干扰的影响作用。从这个角度上看，如果单回路设计的控制器不能使一个系统具有良好的 性能指标∞H γ ，可在给定的控制器之间使用切换技术实现这一目的。

南方航空北方集团公司客运市场营销策略研究

作者： 胡海威   来源： 哈尔滨工业大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 民航客运   客运市场   营销策略   航空公司   市场分析  

描述： 随着我国加入WTO和全球经济一体化日程的临近，国内的民航客运企业将面临前所未有的挑战，航空旅客运输市场已由“卖方市场”转变为“买方市场”，应对来自铁路、公路、水运以及国内外航空客运同业市场的激烈竞争和挑战，如何在竞争中取胜，发展并不断壮大，己经成为?

航空发动机叶片工作边缘检测技术研究

作者： 张世林   来源： 哈尔滨工业大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 航空发动机   发动机叶片   图像处理   叶片检测   曲率半径   工作边缘  

描述： 航空发动机是飞机的“心脏”，对飞机的飞行速度、机动性、有效载重、航程、可靠性、经济性和环境适应能力起着决定性作用。而压气机和涡轮又是航空发动机的两个关键部件，对发动机的推重比、寿命、可靠性、安全性、维修性等均具有直接的影响。航空发动机的叶片工作环

航空嘉园项目市场分析及定位策划研究

作者： 杨洪涛   来源： 哈尔滨工业大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 市场定位   预测   项目策划   房地产   市场分析  

描述： 中国的房地产市场由八十年代初期开始兴起，经过了二十多年的发展壮大，伴随着中国的经济形势，几经反复，已经逐步形成了相对成熟的运作模式并建立了房地产投资项目整体策划的理论体系。随着房地产市场由初期的不成熟逐步走向规范，如何使自己开发的产品更为合理，更

基于Petri网的航空发动机车间维修过程建模及其应用研究

作者： 汤新民   来源： 哈尔滨工业大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 网建模　　等级推理与决策　　过程管理与监控　　服务能力评价   航空发动机维修　　Petri  

描述： 与离散制造车间不同，航空发动机维修车间具有维修等级的不确定性、发动机构型的动态性、维修时间的随机性以及过程数据采集困难和维修设备柔性差等特点。为提高维修车间作业的自动化和决策科学化水平，本文采用基于 Petri 网的离散事件动态系统建模理论，开展了航空发动机维修车间逻辑层次、时间层次和统计层次模型的建模与应用研究。 在逻辑层次建模方面，针对发动机维修等级推理中的不确定性，建立基于模糊 Petri 网的发动机故障评估、性能评估知识表达模型，研究知识库的定性和定量推理算法。为使等级决策知识库系统具有自适应能力，提出了基于元模型的发动机性能评估知识库学习算法。为实现发动机分解装配工艺制定的自动化，采用基于优先约束关系的装配 Petri 子网对航空发动机部件的装配序列进行了建模，并采用离散时间最小值原理，将最优装配序列规划和选择性序列规划问题分别转化为固定端点和自由端点的最优控制问题，降低了计算复杂度。 在时间层次建模方面，为识别与预测维修工作流时间计划可能存在的时间违反问题，提出了面向维修任务分解结构的“自顶向下”层次细化工作流建模方法，分析了层次细化后保持原网可调度性不变的等价变换原则，在此原则下给出了基于极大极小代数的工作流执行时间矩阵验证算法。针对发动机总装作业中不同维修工艺对设备资源的需求冲突，进行了面向资源冲突的Petri 网建模。将离散模型转化为连续模型，并对该模型的周期性和稳态性进行了分析。还采用粒子群优化算法以资源最大利用率为目标对资源路由策略进行了优化。 在统计层次方面，采用扩展随机 Petri 网对发动机在维修车间的转移过程进行了建模，并引入随机 Petri 网平均值分析算法，利用单维修等级下系统的性能指标对多维修等级性能指标进行修正，还采用平方变差系数方法实现服务时间从指数分布向正态分布的逼近，进而实现对多等级、服务时间为正态分布的车间维修能力进行评价，找出影响维修能力的主要环节。 最后，在上述理论研究的基础上，完成了航空发动机计算机辅助维修系统的建立。该系统包含维修等级推理、维修工作流分析验证、发动机构型及零部件跟踪、维修资源调度和维修系统能力评价五个模块。在北京飞机维修工程有限公司的应用效果表明，该系统提高了维修决策与分析的智能化水 平，降低了航空维修差错的可能性，提高了维修资源的利用率，缩短了发动机的维修周期。

某型航空发动机3号轴承故障分析与改进技术研究

作者： 兴长喜   来源： 哈尔滨工业大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 航空发动机　　主轴轴承　　故障分析　　改进措施　　试验验证  

描述： 某型航空发动机为国内研制的大推力涡轮风扇发动机，其 3 号轴承为高压转子前轴承，主要承受发动机高压转子的轴向力。在发动机地面试车和试飞过程中，多次发生因 3 号轴承失效而导致的发动机故障，重者造成整台发动机报废，损失巨大，表明 3 号轴承已构成整个发动机最薄弱的环节，严重影响了发动机的研制进度和质量，因此轴承技术改进已列入该发动机重点研制攻关项目之一。论文针对该轴承失效的特点，进行了全面深入的失效分析、技术改进与考核验证研究。 论文首先根据轴承故障件的宏观特征、微观断口、能谱、金相组织与硬度检查结果进行了分析，并对该型轴承故障进行了统计和分析。然后，在初步分析结果基础上，对轴承收油环收油效率进行了试验和对比分析，模拟故障轴承的使用状态进行了试验器故障模拟试验，以求将主要故障技术状态复现。 分析查明，轴承收油环收油效率低、滑油喷嘴流量偏低、内圈油槽流通面积偏小，导致滑油供油不足、轴承散热不好，是造成轴承失效的主要原因。轴向力偏大，加速轴承失效，是造成轴承失效的重要影响因素。因此，轴承失效是由几种因素综合作用的结果。 基于理论与试验研究结果，进行了轴承技术改进。改进了收油环的结构，以提高收油效率；改进了供油方式和供油喷嘴，采用了环下供油加端面喷射供油的新型复合供油方式，增加了有效供油流量；改进了轴承结构设计，加大了内圈轴向油槽流通面积，保持架由内引导改为外引导，以适应端面喷射润滑需要。 最后，对改进效果开展了试验器对比验证试验和发动机整机验证试车，证明改进措施对改善 3 号轴承润滑冷却效果十分明显。改进效果在此后的试验器耐久性试验、发动机定型试车和试飞中又得到了进一步的验证，彻底解决了该型发动机 3 号轴承故障技术难题，对保证该发动机设计定型具有十分重要的意义，其成果可推广应用到其它发动机的研制，提高发动机的可靠性。本文的分析方法和结论也对其它类似的轴承失效分析和提高可靠性等工作有借鉴作用。

航空相机性能检测系统中综合测试系统的设计与实现

作者： 陈莹   来源： 哈尔滨工业大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： DSP   LabVIEW　　   航空相机　　   ARINC429总线　　  

描述： “航空相机性能检测系统”的研究目的就是要设计、安装和调试出一套相机控制系统及总体装调检测设备,本文以该检测系统中综合测试系统的研制为背景,该系统包括测试相机动态测试补偿效果的相机光学转筒、卷片辊、量片辊三轴速率检测模块、与相机通讯的429通讯模块以及指挥整个相机性能检测系统工作的综合测试系统计算机。首先,为了解决测试系统与相机的通讯问题以及对相机的光棒辊、卷片辊、压片辊三轴速率信号的采集及处理的问题,本文在对系统中有关信号进行深入分析的基础上,设计了相应的硬件电路及应用软件,并通过和相机系统联调,验证了设计方案的正确性。其次,对最优控制的相关知识进行了学习,并据此从最小时间控制及最小能耗控制两个方面设计了转台调速曲线的两种方案,以确保转台内外环在有效拍照时刻满足水平重叠的位置要求。第三,在对测试系统所要完成多项功能充分理解的基础上,本文采用虚拟仪器软件开发平台LabVIEW设计了测试软件对整个检测系统进行控制和管理,配合硬件完成整个系统的测试任务。最后,在完成上述工作的基础上,将综合测试系统与航空相机性能检测系统中相关环节进行了联调,取得了十分理想的效果,并对相机性能检...