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无损检测 2021年第3期43卷 108-110页

作者：李泽靖珍珠中国航发上海商用航空发动机制造有限责任公司

2020年对于中国航发上海商用航空发动机制造有限责任公司(简称中国航发商发制造)无损检测团队是非凡而又难忘的一年,面对疫情的严峻考验,团队努力战胜各种风险挑战,脚踏实地,不断完善自身能力,高质量高效率地推进航空发动机自主研发建设。

关键词：风险挑战无损检测民用航空严峻考验航空发动机团队努力脚踏实地完善自身

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多级高负荷轴流压气机喘振特征分析

推进技术 2024年第1期45卷 54-62页

作者：王进春曹传军中国航发商用航空发动机有限责任公司上海200241

针对某十级高负荷轴流压气机,在第一级和第九级机匣壁面上布置动态压力传感器,通过减小排气阀门开度的方式进行逼喘试验,获得了不同转速下多级高负荷轴流压气机喘振时的动态压力数据,采用时序、FFT结合滤波分析方法研究了多级高负荷轴... 详细信息

针对某十级高负荷轴流压气机,在第一级和第九级机匣壁面上布置动态压力传感器,通过减小排气阀门开度的方式进行逼喘试验,获得了不同转速下多级高负荷轴流压气机喘振时的动态压力数据,采用时序、FFT结合滤波分析方法研究了多级高负荷轴流压气机在不同转速下的喘振特征。结果表明:在高转速下,该压气机喘振模式为深度喘振,喘振引起的高温气体倒流使得入口总温瞬时升高约80 K,喘振由出口级的模态波扰动导致流动堵塞引起,模态波频率约为16%~20%转频,喘振时入口级工作于压升特性增长阶段而出口级工作于压升特性顶点位置;在低转速下,该压气机喘振模式为经典喘振,未发生气体倒流,喘振主要由尖脉冲扰动引起,压气机前后级工作于特性线的增长阶段。高转速喘振恢复阶段,伴随着明显的旋转失速和喘振特征,而低转速下在喘振的第一个周期内以喘振特征为主,之后喘振频率的幅值波动迅速减小,旋转失速频率的幅值逐渐增加并占主导。高转速下喘振恢复时间约4.1 s,而低转速下喘振恢复的时间为0.56 s。

关键词：轴流压气机喘振旋转失速流动失稳试验

W元素对单晶合金TLP扩散焊微观组织与性能的影响

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焊接学报 2024年第5期45卷 98-104页

作者：张永志王炜黄钲钦黄佳华中国航发商用航空发动机有限责任公司上海200240

为了研究W元素在单晶合金TLP扩散焊过程中的作用机制,采用两种自主设计的镍基钎料钎焊DD6单晶高温合金,分析了W元素对焊缝显微组织和高温性能的影响.结果表明,含W钎料在DD6钎焊时的等温凝固过程较缓慢,在1 220℃钎焊120 min后才可完成... 详细信息

为了研究W元素在单晶合金TLP扩散焊过程中的作用机制,采用两种自主设计的镍基钎料钎焊DD6单晶高温合金,分析了W元素对焊缝显微组织和高温性能的影响.结果表明,含W钎料在DD6钎焊时的等温凝固过程较缓慢,在1 220℃钎焊120 min后才可完成等温凝固,不含W钎料所形成的焊缝存在骨架状富Cr,Ni和W的化合物,而添加W元素后焊缝中主要存在块状W,Cr和Ni化合物,钎焊30 min后,不含W钎料所形成的焊缝性能较高,随着钎焊时间的延长,两种钎料的接头高温抗拉强度均明显提升,且含W钎料的提升速率高于不含W钎料,表明在焊缝完成等温凝固后,W元素对焊缝具有明显的强化作用.采用含W钎料的DD6单晶焊缝1 000℃的高温强度可达到639 MPa,约为母材强度指标的90%.

关键词：单晶高温合金 W元素钎焊显微组织高温性能

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基于骨架特性的压气机可调叶片模型特性修正

航空动力学报 2024年第7期39卷 196-204页

作者：李斌严红明李方刚曹传军杜辉中国航发商用航空发动机有限责任公司上海200241

基于骨架特性原理,建立压气机可调叶片(VSV)变几何性能模型.介绍了压气机骨架特性处理方法的优点和适用性.基于压气机骨架特性处理方法,开发一种VSV模型修正方法,通过调整流量系数、功系数和损失系数的比例修正系数,实现压气机特性随VS... 详细信息

基于骨架特性原理,建立压气机可调叶片(VSV)变几何性能模型.介绍了压气机骨架特性处理方法的优点和适用性.基于压气机骨架特性处理方法,开发一种VSV模型修正方法,通过调整流量系数、功系数和损失系数的比例修正系数,实现压气机特性随VSV任意角度变化的高精度建模.建立自动优化方法,提高执行效率,减少人工干预.同时,与某型压气机VSV联调试验结果进行对比,相对误差达到小于0.2%的水平,验证了修正方法的正确性和精度;选用比例系数修正特定骨架特性的修正方法,可推广至压气机特性的其他二次影响修正(如雷诺数效应).

关键词：压气机骨架特性可调叶片模型特性修正总体性能仿真

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航空发动机振动故障模式的量化方法研究

振动工程学报 2024年第3期37卷 528-538页

作者：马会防陈亚龙虞磊郎欣周怡中国航发商用航空发动机有限责任公司上海200241

为快速、高效地排除复杂系统的振动故障,本文提出了振动故障模式的量化方法,可基于量化结果进行振动故障模式的重点验证。分析了振动故障树的技术特点,指出其不适用于复杂系统的振动故障分析;从故障模式的发生概率、故障模式的可验证性... 详细信息

为快速、高效地排除复杂系统的振动故障,本文提出了振动故障模式的量化方法,可基于量化结果进行振动故障模式的重点验证。分析了振动故障树的技术特点,指出其不适用于复杂系统的振动故障分析;从故障模式的发生概率、故障模式的可验证性等维度对振动故障模式进行量化;结合某航空发动机核心机的振动故障,给出了振动故障模式量化方法的具体应用。实践证明振动故障模式的量化方法是可行、有效的,且具有较高的工程应用价值。

关键词：航空发动机故障模式量化

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高压涡轮动叶叶尖非定常气热特性研究

工程热物理学报 2024年第3期45卷 836-844页

作者：尤煜龙丁亮谭智勇中国航发商用航空发动机有限责任公司上海200241 上海商用飞机发动机工程技术研究中心上海200241

本文针对高压涡轮动叶凹槽叶尖流动传热问题开展非定常数值模拟研究。结果表明,TBR模型Time Transformation方法适用于动叶叶尖非定常气热分析。压力侧泄漏流引起的卷吸涡在凹槽底部形成带状高换热系数区,机匣边界层流动使吸力侧肋顶靠... 详细信息

本文针对高压涡轮动叶凹槽叶尖流动传热问题开展非定常数值模拟研究。结果表明,TBR模型Time Transformation方法适用于动叶叶尖非定常气热分析。压力侧泄漏流引起的卷吸涡在凹槽底部形成带状高换热系数区,机匣边界层流动使吸力侧肋顶靠近前缘区域形成局部高换热系数。随着叶尖凹槽深度增加,凹槽内流场低速区域扩大,卷吸涡尺寸也随之增大。相应地,凹槽底部的换热过程减弱,沿压力侧肋分布的带状高换热系数区域范围减小,其位置逐渐远离压力侧肋,并且在特定时刻呈现间断离散的分布特点。不同时刻,2%凹槽深度的叶尖中凹槽底部的平均换热系数相比3%凹槽深度的叶尖升高7.1%~13.5%,相比3.5%凹槽深度的叶尖升高9.6%~21.9%。

关键词：涡轮动叶叶尖非定常流动传热

基于小样本量的航空发动机材料高低周复合疲劳P-S-N曲线优化方法

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材料工程 2024年第10期52卷 117-126页

作者：蔡培袁辉徐鹤鸣张屹尚侯乃先中国航发商用航空发动机有限责任公司先进技术研究部上海200241

航空发动机材料的高低周复合疲劳P-S-N曲线是评估转子部件寿命的重要依据。然而,P-S-N曲线的确定对实验时间和材料成本均有较高的要求。基于物理信息机器学习方法,提出了基于小样本量的高低周复合疲劳P-S-N曲线的优化处理方法。该方法... 详细信息

航空发动机材料的高低周复合疲劳P-S-N曲线是评估转子部件寿命的重要依据。然而,P-S-N曲线的确定对实验时间和材料成本均有较高的要求。基于物理信息机器学习方法,提出了基于小样本量的高低周复合疲劳P-S-N曲线的优化处理方法。该方法将等效寿命原理及寿命分布一致性判据通过损失函数引入极限学习机(ELM)模型,并考虑了上层输入变量和下层ELM模型参数的双层优化策略。随后通过应用疲劳实验数据,对比分析该方法与数据驱动机器学习方法以及传统P-S-N曲线拟合方法进行。结果表明:该方法不仅有效地解决了拟合过程中应力水平与高低周复合疲劳寿命标准差不呈线性关系的问题,且拟合得到的概率疲劳寿命分布与母体真值更为接近,具有较高的准确性。

关键词：疲劳 P-S-N曲线小样本数据处理

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多级轴流压气机叶尖间隙工程设计与验证

热能动力工程 2024年第1期39卷 89-97页

作者：朱伟曹传军顾志祥覃会中国航发商用航空发动机有限责任公司上海200241

建立了民用航空发动机压气机叶尖间隙工程设计方法。首先,根据设计点要求进行初始冷态间隙计算,而后基于强度分析得到的变形量、制造公差、配合关系、稳态不平衡响应以及发动机工作状态等因素评估其余考核工况点间隙,经过迭代调整后得... 详细信息

建立了民用航空发动机压气机叶尖间隙工程设计方法。首先,根据设计点要求进行初始冷态间隙计算,而后基于强度分析得到的变形量、制造公差、配合关系、稳态不平衡响应以及发动机工作状态等因素评估其余考核工况点间隙,经过迭代调整后得到满足安全要求的间隙值,最后根据试验数据修正得到最终冷态间隙值。以某高负荷压气机第7级转子为例开展了叶尖间隙设计,并与试验验证结果进行对比,证明了所提方法的可行性和合理性,采用该方法获得了安全可靠的叶尖间隙设计结果。

关键词：民用航空发动机轴流压气机叶尖间隙工程设计验证

纤维束拉伸件几何尺寸对界面横向拉伸强度影响分析

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材料导报 2024年第10期38卷 283-291页

作者：徐文卓李文晓苏钊阳时起珍同济大学航空航天与力学学院上海200092 中国航发商用航空发动机有限责任公司上海201100

纤维与基体的界面对复合材料的力学性能和耐久性有很大影响。相比于传统界面测试方法得到的界面剪切强度(IFSS),采用横向纤维束拉伸试验测得的横向拉伸界面强度可直观地反映纤维束与树脂间的界面性能,同时不受纤维组织微结构的影响,是... 详细信息

纤维与基体的界面对复合材料的力学性能和耐久性有很大影响。相比于传统界面测试方法得到的界面剪切强度(IFSS),采用横向纤维束拉伸试验测得的横向拉伸界面强度可直观地反映纤维束与树脂间的界面性能,同时不受纤维组织微结构的影响,是树脂传递模塑(Resin transfer moul-ding, RTM)成型三维机织复合材料性能预测所需的重要参数。本工作建立了一种考虑纤维与树脂的热膨胀系数差异以及树脂固化收缩影响的横向纤维束拉伸试样的有限元模型,分析界面处的横向应力分布和破坏模式。然后用RTM工艺制备碳纤维束增强环氧树脂横向拉伸试验件,结果验证了模型的准确性。比较不同横向拉伸试样在界面处的受力状态,结果表明,十字型试样能有效改善边缘应力集中的现象,且在界面中心区域受力均匀,得到的横向拉伸强度更加精确。此外,讨论了十字型样品的伸出端宽度、长度等特征尺寸以及增强纤维类型对测试结果的影响。在选择纤维束横向拉伸试样时,为获得更加准确的界面横向拉伸强度,试样伸出端的宽度应尽可能大一些,但需要小于伸出端总长度的1/2以获得理想的破坏模式。

关键词：纤维增强复合材料纤维束界面横向拉伸强度

基于运营数据的发动机压气机叶片裂纹扩展规律研究

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机械强度 2024年第3期46卷 602-610页

作者：师利中董硕刘雪峰陈健中国民航大学航空工程学院天津300300 中国航发上海商用航空发动机制造有限责任公司上海201306

为研究航空发动机实际服役中转子叶片在复杂载荷作用下的裂纹损伤扩展规律,基于航空发动机运营数据构建叶片的裂纹扩展寿命曲线,同时采用断裂力学理论建立裂纹扩展速率公式。以高压压气机叶片为实例,通过流固耦合方法构建压气机叶片结... 详细信息

为研究航空发动机实际服役中转子叶片在复杂载荷作用下的裂纹损伤扩展规律,基于航空发动机运营数据构建叶片的裂纹扩展寿命曲线,同时采用断裂力学理论建立裂纹扩展速率公式。以高压压气机叶片为实例,通过流固耦合方法构建压气机叶片结构的载荷模型,分别采用Paris、Walker、Newman裂纹扩展速率公式对压气机叶尖区域进行三维裂纹扩展分析。仿真结果表明,三种裂纹扩展速率公式在裂纹扩展前期预测结果与发动机运营数据裂纹扩展曲线具有一致性,可较好地描述叶片裂纹扩展规律;在裂纹稳定扩展阶段,Walker和Newman公式预测结果相对危险,Paris公式预测结果吻合度较高,并且能与厂家技术手册中关于其损伤发展控制要求相互印证。

关键词：压气机叶片运营数据断裂力学裂纹扩展速率公式寿命预测