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涡轴发动机整机吞砂试验及性能退化评估

航空动力学报 2023年第1期38卷 127-133页

作者：刘伟张赟海军航空大学航空基础学院山东烟台264001

为系统掌握砂尘侵蚀对涡轴发动机整机和零部件的影响,分析了国内外整机吞砂试验条款的差异及适用性,开展了某涡轴发动机整机吞砂试验研究。依据气动热力过程约束方程和发动机整机匹配约束条件,建立了涡轴发动机试验数据快速评估模型,完... 详细信息

为系统掌握砂尘侵蚀对涡轴发动机整机和零部件的影响,分析了国内外整机吞砂试验条款的差异及适用性,开展了某涡轴发动机整机吞砂试验研究。依据气动热力过程约束方程和发动机整机匹配约束条件,建立了涡轴发动机试验数据快速评估模型,完成了整机及各部件性能退化评估,并利用公开文献数据进行了对比分析。结果表明:功率和耗油率随吞砂时间呈二次函数规律退化,吞砂10 h功率损失10.2%,耗油率升高3.2%;吞砂造成压气机一级叶片弦长变短0.7%~3.4%、厚度减薄1.0%~3.0%,压气机流量下降4.1%、效率下降3.1%、增压比下降4.5%;燃气涡轮冷却气膜孔存在轻微堵塞和表面烧蚀,冷气量减少1.5%,效率下降0.5%;而动力涡轮效率因叶片表面光洁度提高有小幅提升。

关键词：涡轴发动机吞砂试验评估模型损伤机理砂尘防护

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涡轴发动机测扭装置发展现状及趋势

航空动力学报 2023年

作者：李立新廖明夫余索远刘森周春丽中国航发湖南动力机械研究所西北工业大学动力与能源学院

为进一步研究涡轴发动机测扭装置，研究了常见测扭装置的分类、优缺点及其在涡轴发动机中的适用性。阐述了常用的涡轴发动机扭矩测量装置的基本原理、发展现状及典型应用案例，并指出了目前存在的主要问题，进一步分析了制约紧凑型动力... 详细信息

为进一步研究涡轴发动机测扭装置，研究了常见测扭装置的分类、优缺点及其在涡轴发动机中的适用性。阐述了常用的涡轴发动机扭矩测量装置的基本原理、发展现状及典型应用案例，并指出了目前存在的主要问题，进一步分析了制约紧凑型动力涡轮转角法测扭的核心技术难点。探讨了采用温度补偿、扭转角度转换成轴向位移，以及将动力涡轮短粗轴由圆柱/圆环截面改进成星形截面等结构在提高测扭精度的可行性。研究发现：星形截面轴可保证足够抗弯刚度的前提下显著降低扭转刚度，可解决紧凑型大功率涡轴发动机测扭装置精度不高的问题，应着力研究星形截面轴弯曲、扭转振动特性和开展装机适应性验证。

关键词：涡轴发动机星形结构转角法测扭温度补偿角度转成位移

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涡轴发动机弹性支撑外挤压油膜涡动特征频率

振动．测试与诊断 2020年第3期40卷 585-590,630页

作者：林学森李本威王景霖张赟康冰冰海军研究院北京100161 海军航空大学航空基础学院烟台264001 故障诊断与健康管理技术航空科技重点实验室上海201601

针对某型涡轴发动机整机台架测振时频谱分量多且对应激振源或调制因素不明确的问题,采用经验模式分解(empirical mode decomposition,简称EMD)对其振动数据进行滤波处理,发现某一中低频分量包含了原始数据较为显著的信息。经过多传感器... 详细信息

针对某型涡轴发动机整机台架测振时频谱分量多且对应激振源或调制因素不明确的问题,采用经验模式分解(empirical mode decomposition,简称EMD)对其振动数据进行滤波处理,发现某一中低频分量包含了原始数据较为显著的信息。经过多传感器、多状态测量,将测振参数进行时频分析,证明该频率分量为燃气发生器联合转子的亚同步频率,且二者之比为0.443。通过排除法和整机断滑油实验,确定该分量为燃气发生器转子前定心弹性支撑外挤压油膜涡动的特征频率。

关键词：涡轴发动机挤压油膜阻尼器油膜涡动特征频率

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涡轴发动机转子碰摩故障振动信号分析

机床与液压 2022年第11期50卷 190-195页

作者：翟欢乐黄磊江苏航空职业技术学院航空工程学院江苏镇江212134

涡轴发动机的工况决定它容易在转子过渡态因瞬间失衡而出现碰摩现象。碰摩故障会引起部分统计特征参数发生突变现象。基于三叉树检测算法,提出转子局部碰摩故障监测方法。基于某涡轴发动机转子振动倍频幅值包络线、试车转速曲线,分别仿... 详细信息

涡轴发动机的工况决定它容易在转子过渡态因瞬间失衡而出现碰摩现象。碰摩故障会引起部分统计特征参数发生突变现象。基于三叉树检测算法,提出转子局部碰摩故障监测方法。基于某涡轴发动机转子振动倍频幅值包络线、试车转速曲线,分别仿真涡轮机匣测点发生局部碰摩故障与正常工作状态下的振动信号。对振动信号进行频谱分析,并提取振动信号的峭度指标、裕度指标、总量,以对转子碰摩故障进行甄别。结果表明:转子基频容易凸显故障特征;基于统计特征的碰摩监测方法能够较好地识别出转子碰摩故障。

关键词：涡轴发动机转子碰摩三叉树算法统计特征

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基于适航要求的某涡轴发动机最大不平衡探索

航空动力学报 2023年第6期38卷 1467-1473页

作者：宋明波严平王旭向有志杨洋谢荣华中国航发湖南动力机械研究所湖南株洲412002 军委审计署北京审计中心北京100041

以国内某在研民用涡轴发动机为对象,系统开展基于适航要求的最大不平衡探索研究。统计分析同构型同量级某在役涡轴发动机首次翻修间隔期不平衡量恶化情况,得到该涡轴发动机正常服役不平衡量恶化分布于20~70 g·mm,极个别情况下达到80 g... 详细信息

以国内某在研民用涡轴发动机为对象,系统开展基于适航要求的最大不平衡探索研究。统计分析同构型同量级某在役涡轴发动机首次翻修间隔期不平衡量恶化情况,得到该涡轴发动机正常服役不平衡量恶化分布于20~70 g·mm,极个别情况下达到80 g·mm以上,接近100 g·mm。在此基础上,基于短轴承半油膜模型进行该涡轴发动机转子不平衡响应计算分析,并在转子和整机平台上进行了最大不平衡探索试验。计算与试验结果均表明,在正常服役平衡恶化(70 g·mm)下,该发动机全转速范围振动平稳,能够稳定工作;特殊情况下,当不平衡量达到并超过100 g·mm时,发动机振动较大,尤其是不平衡呈反相位分布时,激起转子在第2阶临界转速区域剧烈振动,覆盖转速范围更宽,发动机无法正常工作。

关键词：适航涡轴发动机转子最大不平衡振动

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基于ANSYS的涡轴发动机压气机设计

清华大学学报（自然科学版） 2022年第3期62卷 549-554,580页

作者：闫慧慧周伯豪李豪张煜洲兰旭东清华大学航天航空学院航空发动机研究中心北京100084

与涡扇发动机和涡喷发动机相比,涡轴发动机具有体积小、质量轻、轴系短等显著特点,且由于其良好的高空性能和较宽的功率范围,活塞发动机在无人直升机的应用中逐渐被涡轴发动机取代。但由于成本问题,在小型无人直升机上航空活塞发动机仍... 详细信息

与涡扇发动机和涡喷发动机相比,涡轴发动机具有体积小、质量轻、轴系短等显著特点,且由于其良好的高空性能和较宽的功率范围,活塞发动机在无人直升机的应用中逐渐被涡轴发动机取代。但由于成本问题,在小型无人直升机上航空活塞发动机仍占有绝对优势,因此对小功率涡轴发动机的研究十分有必要。该文基于Gas Turb对300 kW级的涡轴发动机进行总体设计与性能计算,Gas Turb是一款能够快速分析燃气轮机性能的软件,可以用于燃气轮机的热力学设计和总体性能计算,此外,利用ANSYS的叶片造型模块对离心压气机的叶轮和叶片进行造型设计,进一步完成了离心压气机的三维数值模拟,验证了所设计的离心压气机模型的可行性。

关键词：涡轴发动机发动机设计离心压气机数值模拟

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涡轴发动机吞鸟试验方法及试验验证

航空发动机 2022年第2期48卷 1-6页

作者：王庆平王飞赵海凤中国航发湖南动力机械研究所湖南株洲412002 南昌航空大学飞行器工程学院南昌330063

为分析鸟撞对涡轴发动机结构完整性和性能的影响,在国家军用标准规范对航空发动机吞鸟试验要求的基础上,结合典型涡轴发动机的结构特征设计了吞鸟试验方案和试验流程,并对某型涡轴发动机开展了4次吞鸟试验。在试验过程中发动机均在规定... 详细信息

为分析鸟撞对涡轴发动机结构完整性和性能的影响,在国家军用标准规范对航空发动机吞鸟试验要求的基础上,结合典型涡轴发动机的结构特征设计了吞鸟试验方案和试验流程,并对某型涡轴发动机开展了4次吞鸟试验。在试验过程中发动机均在规定时间内恢复至吞鸟前功率状态且未停车或熄火。试验结果表明:大鸟容易卡滞在进气道入口;小鸟高速撞击对发动机性能以及结构强度完整性的危害更大;在吞鸟过程中发动机各参数均大幅波动,持续时间约为4~6 s,波动过后功率恢复时间约为5~9 s;相比大鸟,小鸟高速撞击后发动机性能衰减更严重,约为8.5%,清洗后约为0.6%。所设计的典型涡轴发动机吞鸟试验方案和试验流程合理、可行。

关键词：吞鸟试验鸟撞试验方法试验流程结构强度涡轴发动机

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涡轴发动机适航吸雨试验器喷水特性研究

航空发动机 2023年第1期49卷 158-162页

作者：唐利军朱明明王欢中国航发湖南动力机械研究所湖南株洲412002 中国飞行试验研究院西安710089

为研制满足《航空发动机适航规定》(CCAR-33R2)的某涡轴发动机适航吸雨试验器,采用激光粒度仪对涡流喷嘴、离心喷嘴及直射式喷嘴的喷水特性进行了试验。结果表明:激光粒度仪的测量结果具有良好的稳定性;离心喷嘴的雨滴平均直径为500~150... 详细信息

为研制满足《航空发动机适航规定》(CCAR-33R2)的某涡轴发动机适航吸雨试验器,采用激光粒度仪对涡流喷嘴、离心喷嘴及直射式喷嘴的喷水特性进行了试验。结果表明:激光粒度仪的测量结果具有良好的稳定性;离心喷嘴的雨滴平均直径为500~1500μm,直射式喷嘴喷水时没有雨滴产生,均与吸雨合格审定标准的雨滴平均直径2660μm偏差较大;在满足某涡轴发动机适航吸雨流量的前提下,涡流喷嘴的雨滴平均直径为2077~3365μm,与吸雨合格审定标准的雨滴平均直径偏差较小,并且雨滴尺寸随供水压力的提高和测量截面距离的增大而逐渐减小。研究结果可为旋翼航空器发动机适航吸雨试验器的研制提供基础数据支撑,也可供其他航空器发动机适航吸雨试验器的研制提供参考。

关键词：涡轴发动机适航吸雨试验器喷嘴涡流喷嘴喷水特性

涡轴发动机燃气涡轮叶片热腐蚀机理分析与改进

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装备环境工程 2023年第12期20卷 26-34页

作者：叶飞况侨李军滕官宏伟陆装驻株洲地区航空军代室湖南株洲412000

目的提高航空发动机燃气涡轮工作叶片的结构完整性、安全性和可靠性。方法以某型涡轴发动机燃气涡轮转子叶片热腐蚀案例为研究对象,详细阐述热腐蚀下燃气涡轮转子叶片的结构破坏形式,分析发生热腐蚀部位的分布规律。通过冶金分析方法,... 详细信息

目的提高航空发动机燃气涡轮工作叶片的结构完整性、安全性和可靠性。方法以某型涡轴发动机燃气涡轮转子叶片热腐蚀案例为研究对象,详细阐述热腐蚀下燃气涡轮转子叶片的结构破坏形式,分析发生热腐蚀部位的分布规律。通过冶金分析方法,研究燃气涡轮转子叶片的热腐蚀-疲劳失效形式。结果燃气涡轮叶片高摩擦系数的区域在高温燃气的冲刷效应以及热盐腐蚀的作用下,发生表面涂层腐蚀剥落。涂层腐蚀剥落部分的叶片合金基体受到高温燃气的氧化与侵蚀后,形成了热腐蚀坑。腐蚀坑表面的凹凸处出现应力集中,并萌生裂纹,最终引起叶片疲劳断裂。结论探究了典型腐蚀性物质对燃气涡轮转子叶片的耐高温涂层与镍基合金基体侵蚀与氧化的化学本质,最后针对燃气涡轮转子叶片热腐蚀问题提出了改进建议,可对防范航空涡轴发动机热腐蚀问题提供有益参考。

关键词：涡轴发动机涡轮叶片热腐蚀疲劳失效机理分析改进建议