考虑流固耦合效应的航空发动机风扇叶片应力数值模拟与试验测量研究

作者： 张帅   张强波   董江   文敏   来源： 推进技术 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空发动机   风扇转子   试验测量   叶片应力   流固耦合   数值模拟  

描述： 航空发动机风扇转子在高压比、高转速、高负荷的级环境中工作时,存在叶片固体域与流体域之间强烈的耦合作用。针对风扇工作中的流固耦合问题,采用基于流固耦合的数值模拟方法对风扇叶片的结构特性进行模拟,研究考虑流固耦合效应前后叶片结构特性的变化。通过风扇转子加减速试验测量叶片表面测点应力变化,并将数值模拟与试验测量结果进行了对比分析。分析结果表明:考虑流固耦合效应后叶片表面的受力情况变化较大,导致叶片表面的应力与变形分布产生较大的变化;仅考虑离心力作用的计算方法得到的应力值与试验测量值误差最大达到50%,而考虑流固耦合效应的计算值误差在10%左右;考虑叶片流固耦合效应得到的应力分布更满足实际工程应力与强度分析要求。

航空发动机轴承腔油气两相流动特性及改进研究

作者： 任国哲   燕阳   郑莞霏   赵欢   孙丹   张成烽   来源： 推进技术 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空发动机   油气两相   回油结构   通风结构   回油效率   轴承腔  

描述： 为了研究航空发动机轴承腔油气两相流动特性，改善滑油回油效果，建立了基于欧拉-欧拉方法轴承腔两相流求解模型，针对轴承腔的通风结构和回油结构提出了三种改进方案，对不同工况下常规轴承腔和三种改进方案流动特性和回油特性进行深入分析。研究结果表明，将常规轴承腔通风结构进行嵌入（Embed）改进后，滑油被嵌入的通风口壁面阻挡，从通风口流出的滑油量减小，回油效率明显提升；将常规轴承腔回油结构进行斜坡（Slope）改进后，回油口右侧滑油堆积区消失，腔内滑油体积分数减小，回油效率明显提升；组合改进方案(ES)能够兼顾嵌入和斜坡改进方案的优势，回油效率进一步提升。相比常规轴承腔，当滑油流量为200L/h，转速为15000r/min时，嵌入、斜坡和组合改进方案回油效率分别提高了16.47%、13.02%和32.81%。

航空燃气涡轮-电混合动力系统关键技术分析

作者： 伏宇   刘昭威   郑天慧   王鹏   来源： 推进技术 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空发动机   燃气涡轮   混合动力   综述   电推进  

描述： 本文介绍了串联式和并联式混合动力系统的基本原理与性能特点，对混合动力的性能优势来源进行了原理性阐述。针对混合动力的系统架构，分析了性能设计、控制系统、电机设计以及热管理方面的关键技术。航空燃气涡轮-电混合动力技术的发展，有可能对传统航空发动机领域产生颠覆性变革。需要打破原有航空发动机热力机械设计思维，将动力系统所涉及的推进、电能以及热管理进行融合设计，推动航空动力系统效能进一步提升。

航空发动机双转子轴间碰摩非线性动力学特性

作者： 凌文辉   王存   来源： 推进技术 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空发动机   非线性动力学   双转子系统   实体有限元   轴间碰摩  

描述： 航空发动机双转子之间通常采用封严结构，容易导致双转子发生轴间碰摩。针对双转子轴间碰摩问题，推导了轴间碰摩力模型，结合实体有限元法建立了双转子轴间碰摩动力学模型，并将固定模态界面综合法和数值方法结合，提出了此类高维转子轴间碰摩响应的一般计算流程。基于该计算流程，详细研究了轴间碰摩导致的双转子复杂非线性动力学特性。结果表明：双转子发生轴间碰摩时，主要存在持续碰摩、间歇碰摩和自激振动三种碰摩状态。持续碰摩主要引起双转子间振动耦合；间歇碰摩对转子产生较明显冲击特征，导致转子频域响应中出现多阶模态频率成分及组合频率成分；自激振动则是由切向摩擦诱发的、转子正进动模态频率成分主导的一种运动状态，此时转子呈正向涡动，但振动幅值很高，对转子危害极大。通过减小摩擦系数或碰摩刚度，能显著减小自激振动发生的转速范围，提升转子运行稳定性。

空气辅助雾化对活塞式航空煤油发动机燃烧特性的影响研究

作者： 张雨生   周磊   刘丰年   华剑雄   刘昌文   卫海桥   来源： 推进技术 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空煤油   喷射参数   活塞式发动机   空气辅助喷射   燃烧特性  

描述： 为了满足无人机燃料的安全性、单一化战略，并实现发动机高功重比指标，将航空煤油应用在点燃式活塞发动机上，使用自主开发的空气辅助喷雾系统，在节气门全开条件下进行了不同过量空气系数、喷气压力、喷气脉宽、喷射时刻对于活塞式航空煤油发动机燃烧特性的影响研究，并将空气辅助雾化系统和120MPa高压共轨系统进行对比试验。结果表明，0.95为活塞式航空煤油发动机的最佳过量空气系数；提高喷气压力和喷气脉宽均会提高发动机的动力性和经济性，提高燃烧稳定性，并且提高喷气压力可以明显缩短燃烧持续期；360°CA BTDC喷气时刻时航空煤油的雾化效果最好；喷射参数优化后的空气辅助雾化系统对于航空煤油的雾化效果接近高压共轨系统水平。

空气辅助雾化对活塞式航空煤油发动机燃烧特性的影响研究

作者： 张雨生   周磊   刘丰年   华剑雄   刘昌文   卫海桥   来源： 推进技术 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空煤油   喷射参数   活塞式发动机   空气辅助喷射   燃烧特性  

描述： 为了满足无人机燃料的安全性、单一化战略，并实现发动机高功重比指标，将航空煤油应用在点燃式活塞发动机上，使用自主开发的空气辅助喷雾系统，在节气门全开条件下进行了不同过量空气系数、喷气压力、喷气脉宽、喷射时刻对于活塞式航空煤油发动机燃烧特性的影响研究，并将空气辅助雾化系统和120MPa高压共轨系统进行对比试验。结果表明，0.95为活塞式航空煤油发动机的最佳过量空气系数；提高喷气压力和喷气脉宽均会提高发动机的动力性和经济性，提高燃烧稳定性，并且提高喷气压力可以明显缩短燃烧持续期；360°CA BTDC喷气时刻时航空煤油的雾化效果最好；喷射参数优化后的空气辅助雾化系统对于航空煤油的雾化效果接近高压共轨系统水平。

剪切载荷下航空发动机螺栓松动行为及其临界值的数值模拟研究

作者： 王开平   闫明   孙自强   苏东海   刘海超   惠安民   来源： 推进技术 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 临界值   螺栓连接结构   影响因素   松动行为   剪切载荷   数值模拟  

描述： 一初始预紧力临界值,当初始预紧力小于此临界值时,松动开始于旋转松动期,反之经历整个松动期;存在两个剪切载荷幅值临界值,当大于第1临界值时,螺栓松动会发生反之不会发生,当大于第2临界值时,松动过程经历

陶瓷基复合材料在航空发动机热端部件应用及热分析研究进展

作者： 杜昆   陈麒好   孟宪龙   王力泉   裴祥鹏   焦英辰   李华容   刘存良   来源： 推进技术 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 涡轮   陶瓷基复合材料   航空发动机   热端部件   燃烧室  

描述： 陶瓷基复合材料(CMC)具有密度低、耐高温的优异特性而被视为新一代航空发动机的战略热结构材料,其制备工艺、性能设计及其在燃烧室和涡轮等热端部件的应用已成为现阶段航空发动机研究领域的热点。然而,由于编织特征导致的各向异性特性,给CMC在热端部件的应用和加工带来巨大挑战。本文总结了有关陶瓷基复合材料在航空发动机热端部件上的应用研究现状和存在的挑战,提出未来CMC热端部件精细化热分析发展建议。

竖直下降圆管内超临界压力RP-3航空煤油传热恶化实验研究

作者： 王彦红   东明   李素芬   陆英楠   来源： 推进技术 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空煤油   拟沸腾数   临界准则   传热恶化   超临界压力  

描述： 为理解空-油换热器中的冷却换热特性，对竖直下降圆管内超临界压力RP-3航空煤油的换热进行了实验研究。探究了稳态换热特征和换热机理，探讨了质量流量、热流密度、运行压力和进口温度对换热的影响；基于拟沸腾数提出了传热恶化的临界准则以及壁温最大飞升值的预测准则；通过浮升力和热加速判别准则分析了两者对换热的影响；实现了换热关联式预测。结果表明：浮升力和热加速对换热的影响可以忽略。拟沸腾换热机制，即近壁流体膨胀力相比惯性力占主导时，类气态流体层覆盖壁面是传热恶化的原因。当拟沸腾数高于2.5×10-4时，拟沸腾换热机制起作用。最后，探究了泄压过程中的瞬态换热特征。泄压过程中拟沸腾数不断增大，传热恶化加剧，高泄压速率下甚至出现壁温波动。

航空用燃料电池及混合电推进系统发展综述

作者： 秦江   姬志行   郭发福   刘禾   李成杰   沈轶岭   程昆林   章思龙   来源： 推进技术 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 燃料电池   混合动力   航空动力系统   燃料重整   电推进  

描述： 随着世界范围内碳减排需求的日益增长及长航时飞机的发展需要，高效率的燃料电池航空电推进系统逐渐受到重视，氢能航空的理念被人们所熟知，可使用碳氢燃料的高温燃料电池还可与燃气涡轮组成混合动力系统，发电效率进一步提高至70%。本文回顾了燃料电池及燃料电池涡轮混合系统在航空能源、动力系统方向应用概况；概述了几种突破现有涡轮发动机技术瓶颈的新概念混合电推进系统，如发电与推进一体化燃料电池涡轮混合动力系统和无涡轮燃料电池混合推进系统；基于此，分析了限制燃料电池混合系统实际应用的关键技术难题，主要体现在混合动力系统功重比较低、大分子碳氢燃料重整技术未突破两方面。