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纳米压痕法测量航空发动机关键材料残余应力的研究进展

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材料导报 2024年第11期38卷 216-228页

作者：罗军李楠王曦刘昌奎中国航发北京航空材料研究院北京100095 航空工业失效分析中心北京100095 航空材料检测与评价北京市重点实验室北京100095 中国航空发动机集团材料检测与评价重点实验室北京100095

随着航空发动机的需求日益增加,人们对合金性能的要求也越来越高。在制造和加工过程中引入的残余拉应力会严重影响合金的力学性能,从而缩短发动机的服役寿命。因此,残余应力的测量对发动机的可靠性和安全性起着关键性作用。本文系统归... 详细信息

随着航空发动机的需求日益增加,人们对合金性能的要求也越来越高。在制造和加工过程中引入的残余拉应力会严重影响合金的力学性能,从而缩短发动机的服役寿命。因此,残余应力的测量对发动机的可靠性和安全性起着关键性作用。本文系统归纳了纳米压痕技术的测量原理,包括接触深度、接触刚度、接触面积、硬度以及弹性模量的计算,介绍了纳米压痕测量残余应力计算模型(如Suresh、Lee、Xu、Wang、Kim以及Peng等模型)的分析过程,对比了计算模型之间的优缺点,详细综述了纳米压痕理论在航空发动机关键材料(如不锈钢、铝合金、钛合金、镍基高温合金)残余应力测量中的最新研究进展,总结了残余应力计算模型存在的不足,同时展望了纳米压痕法测量残余应力的发展方向。

关键词：纳米压痕计算模型残余应力航空发动机关键材料

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寻访风翔枣子河

西部大开发 2024年第5期 118-120页

作者：焦静波中国航空发动机集团公司新闻中心

知道陕西宝鸡凤翔,源于小说《大秦帝国》,这里原名雍城,秦人首置雍城从这里起兵,西霸戎翟,南收西蜀,而后王天下。北宋年间,苏轼曾任凤翔府签书判官,在这里先修东湖,后他到杭州而筑西湖,因而当地有“西湖在东、东湖在西”之说。偶然得知... 详细信息

知道陕西宝鸡凤翔,源于小说《大秦帝国》,这里原名雍城,秦人首置雍城从这里起兵,西霸戎翟,南收西蜀,而后王天下。北宋年间,苏轼曾任凤翔府签书判官,在这里先修东湖,后他到杭州而筑西湖,因而当地有“西湖在东、东湖在西”之说。偶然得知中国航空工业集团在宝鸡原来有很大的布局构想,后来因为历史的原因原定于宝鸡凤翔的大型飞机设计研究所迁建陕西阎良。

关键词：航空工业集团《大秦帝国》雍城凤翔府东湖西湖布局构想

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某型航空发动机压气机滚棒轴承失效故障分析

长沙航空职业技术学院学报 2024年第2期24卷 9-14页

作者：刘杰薇侯明刘振臣中国航空发动机集团湖南动力机械研究所湖南株洲412002 中国航空发动机集团航空发动机振动技术重点实验室湖南株洲412002

以某型航空发动机压气机的滚棒轴承为研究对象,针对整机试验时,振动突增、膜盘联轴器连接轴断裂的问题。首先根据检验理化分析及振动数据分析的结果,确定了“滚棒轴承损坏”是导致故障的直接原因。再结合故障树对可能引起轴承损坏的各... 详细信息

以某型航空发动机压气机的滚棒轴承为研究对象,针对整机试验时,振动突增、膜盘联轴器连接轴断裂的问题。首先根据检验理化分析及振动数据分析的结果,确定了“滚棒轴承损坏”是导致故障的直接原因。再结合故障树对可能引起轴承损坏的各种原因进行排查,最后通过中心拉杆变形量分析、模态试验与弹支振动应力数据分析,确定“轴承预紧力偏小引起转子失稳”为故障的根本原因。揭示了故障发生的机理过程,确定了故障原因,并提出发动机装配过程中,关注中心拉杆变形量的同时还需考虑叶片盘的轴向变形,为其他型号的设计及装配提供参考。

关键词：航空发动机滚棒轴承故障分析

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粒子分离器结构优化对吞雨性能改进研究

哈尔滨工程大学学报 2024年第7期45卷 1305-1313页

作者：杨群杰林阿强王家友马佳乐刘高文西北工业大学动力与能源学院陕西西安710129 西北工业大学深圳研究院广东深圳518057 中国航空发动机集团有限公司沈阳发动机研究所辽宁沈阳110015

本文采用欧拉-拉格朗日多相流粒子追踪模型对某型涡轴发动机粒子分离器进行了数值模拟,利用正交试验设计的原理进行试验并完成了对粒子分离器结构的优化,研究并揭示了粒子分离器结构参数对其分离效果和吞雨性能的影响规律。结果表明:在... 详细信息

本文采用欧拉-拉格朗日多相流粒子追踪模型对某型涡轴发动机粒子分离器进行了数值模拟,利用正交试验设计的原理进行试验并完成了对粒子分离器结构的优化,研究并揭示了粒子分离器结构参数对其分离效果和吞雨性能的影响规律。结果表明:在干工况条件下,与原型相比,优化后的模型扫气比降低4.3%,总压损失系数降低0.03%;在吞雨工况下,相比于原型,优化后的模型扫气比降低0.97%,总压损失系数降低0.039%,分离效率提高5.5%。本次结构优化基本达到了粒子分离器低总压损失高分离效率的优化要求,并且对粒子分离器吞雨性能有较大的提升。

关键词：涡轴发动机粒子分离器正交试验设计优化设计吞雨扫气比总压损失系数分离效率

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喷砂对MCrAlY-单晶高温合金界面组织影响研究

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表面技术 2024年第1期53卷 202-208页

作者：郭云珊王晶李琰琰鲍泽斌原慷刘建明中国航发商用航空发动机有限责任公司上海201108 中国科学院金属研究所沈阳110016 矿冶科技集团有限公司北京100044

目的研究在单晶表面喷砂预处理对MCrAlY-单晶高温合金界面的组织的影响。方法对单晶基材进行不同载荷条件下的喷砂处理(包括无喷砂、轻喷砂及重喷砂),然后采用超音速火焰喷涂(HVOF)工艺在单晶试样上制备MCrAlY涂层,观察高温氧化后涂层... 详细信息

目的研究在单晶表面喷砂预处理对MCrAlY-单晶高温合金界面的组织的影响。方法对单晶基材进行不同载荷条件下的喷砂处理(包括无喷砂、轻喷砂及重喷砂),然后采用超音速火焰喷涂(HVOF)工艺在单晶试样上制备MCrAlY涂层,观察高温氧化后涂层-单晶界面组织的演变。真空热处理后,首先对基材和涂层的微观组织结构进行扫描电镜观察表征,然后对涂层进行1 050℃的高温氧化试验,保温287 h后,继续采用背散射电子模式观察TCP相的析出行为,测量并绘制互扩散区和二次反应区析出厚度柱状图。结果高温氧化热暴露过程中,涂层和基体之间发生了明显的元素互扩散现象,喷砂处理对互扩散区大小,尤其是二次反应区的深度,有着显著影响。在该高温氧化试验条件下,轻喷砂和重喷砂对互扩散区厚度的影响不大(重喷砂17.5μm,轻喷砂20μm),但显著促进了SRZ的析出厚度(重喷砂52.5μm,轻喷砂40μm)。结论喷砂会导致单晶内产生塑性变形(形成GPDZ),且重喷砂会析出更深的二次反应区,对于包覆型MCrAlY涂层在单晶热端部件的表面应用,应当对单晶表面实施轻喷砂或无喷砂处理。

关键词：喷砂单晶高温合金组织演变超音速火焰喷涂

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航空发动机用滑油泵组碟簧压紧有限元分析

排灌机械工程学报 2024年第3期42卷 230-235,249页

作者：王勇张旭王哓林董云江苏大学国家水泵及系统工程技术研究中心江苏镇江212013 中国航发集团航空发动机动力传输航空科技重点实验室辽宁沈阳110015

为保证滑油泵组关键部件配流盘与偏心泵体的稳定压紧及泵盖的安全性,依据GB/T 1972—2005标准,选用2只单片碟簧以精准对合方式安装于滑油泵组上.在考虑潜在温度场热变形的影响下,采用热固耦合方法,基于Workbench平台对滑油泵组在不同碟... 详细信息

为保证滑油泵组关键部件配流盘与偏心泵体的稳定压紧及泵盖的安全性,依据GB/T 1972—2005标准,选用2只单片碟簧以精准对合方式安装于滑油泵组上.在考虑潜在温度场热变形的影响下,采用热固耦合方法,基于Workbench平台对滑油泵组在不同碟簧初始压缩量(0.6,0.7,0.8,0.9 mm)下进行有限元分析.研究结果表明:当初始压缩量小于0.7 mm时,滑油泵的主要部件受到的压紧力较小,主要受油液周向推力的影响;随着初始压缩量从0.7 mm增至0.9 mm,预压缩端的变形量呈现相应的增长趋势,同时滑油泵体挡板所承受的轴向力也随着初始压缩量的递增而呈现线性增长的规律;在此过程中,配流盘与偏心泵体所受到的轴向推力随着初始压缩量的增大而逐渐增大,确保其能够有效地被压紧且泵盖保持完好无损.研究结果不仅为滑油泵组的初始安装提供了理论依据,而且有助于指导实际工程应用中的安装操作,从而确保滑油泵组的正常运行与使用寿命.

关键词：滑油泵碟簧初始压缩量数值模拟热固耦合

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航空发动机露天侧风试验装置流场特性数值模拟

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航空发动机 2024年

作者：杨庆徐让书徐龙陈魁炟沈阳航空航天大学航空发动机学院中国石油集团济柴动力有限公司

为了分析侧风试验装置的流场特性，建立了真实尺寸的C FD数值仿真模型，利用集总参数模型模拟了风机流动，研究了整流装置、风机布局和自然风对装置流场特性的影响。结果表明：稳定段加装3层开孔率为0.50～0.55的阻尼网可以使试验区动... 详细信息

为了分析侧风试验装置的流场特性，建立了真实尺寸的C FD数值仿真模型，利用集总参数模型模拟了风机流动，研究了整流装置、风机布局和自然风对装置流场特性的影响。结果表明：稳定段加装3层开孔率为0.50～0.55的阻尼网可以使试验区动压系数μ≤0.005，改善了风机布局和收缩段突缩对出口流场品质产生的不利影响；装置内部外圈风机的流量低于中心风机的，且不同布局的风机组合具有不同的流场特性和抗自然风干扰能力；风向与装置轴线夹角为3 0°及以下的自然风对流场品质影响较小且有利于风机风量的输出，而夹角大于6 0°时装置内靠近风向一侧的风机受到的扰动较大，同时装置出口的射流方向发生大幅度偏转。研究结论对于航空发动机露天侧风试验装置的设计、使用和完善，以及进一步开展喷水、喷砂特性的模拟分析具有较大参考价值。

关键词：航空发动机露天试车台侧风试验装置数值模拟流场均匀性风机集群

基于可见光波段的涡轮叶片多光谱辐射测温方法

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航空动力学报 2024年

作者：陈喜越雷庆春赵飞范玮西北工业大学动力与能源学院中国航空发动机集团有限公司沈阳发动机研究所

为克服传统红外辐射方法对航空发动机涡轮叶片进行测温时，可能遇到的叶片表面发射率变化与周围高温气体辐射带来的测量不确定性问题，旨在研究发展一种基于可见光波段的多光谱辐射测温方法。该方法根据辐射方程建立被测对象的多目标约... 详细信息

为克服传统红外辐射方法对航空发动机涡轮叶片进行测温时，可能遇到的叶片表面发射率变化与周围高温气体辐射带来的测量不确定性问题，旨在研究发展一种基于可见光波段的多光谱辐射测温方法。该方法根据辐射方程建立被测对象的多目标约束优化模型，采用混合罚函数法同时求解被测对象的温度和光谱发射率，对高温气体在可见光波段的辐射进行计算评估，从而避免了被测对象光谱发射率模型不准确及高温气体辐射干扰的问题。通过开展实验对该方法的准确性进行验证，实验中，采用丁烷火焰喷枪对镍及镍基高温合金样品进行加热，样品温度范围为1000-1200 K，同时利用预混甲烷-空气平面火焰炉提供高温燃气环境，燃气温度范围为1400-1580 K，通过多光谱辐射和热电偶同时测量样品表面的温度，多组对比实验表明，该方法与热电偶测量结果的相对误差在1.74%以内。

关键词：涡轮叶片可见光多光谱辐射测温多目标优化混合罚函数

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关于氢能航空动力发展的认识与思考

航空发动机 2024年第1期50卷 1-9页

作者：向巧胡晓煜王曼弓升太行实验室成都610200 中国航空发动机集团有限公司北京100097 中国商用飞机有限责任公司北京民用飞机技术研究中心北京102211

近年来,在全球碳减排目标的驱动下,各国对发展氢能航空的热情空前高涨,在氢能飞机和氢能动力领域加速布局研究计划。通过研究国内外氢能飞机及动力发展历程和研究进展,发现人类对氢的认知始于其燃烧特性,认为氢能航空发展兴于“双碳”目... 详细信息

近年来,在全球碳减排目标的驱动下,各国对发展氢能航空的热情空前高涨,在氢能飞机和氢能动力领域加速布局研究计划。通过研究国内外氢能飞机及动力发展历程和研究进展,发现人类对氢的认知始于其燃烧特性,认为氢能航空发展兴于“双碳”目标,指出燃氢涡轮发动机是航空业实现减碳目标的关键,分析了燃氢涡轮发动机和氢燃料飞机的性能优势,研判出氢能航空及动力发展难在全产业链重构和全链条颠覆创新,提出了创新氢能航空发展机制、加快发展燃氢涡轮发动机、健全氢能航空产业链条、实现全链条颠覆性创新和加强氢能航空基础建设等五方面的发展措施建议。

关键词：氢能航空氢能飞机氢能动力氢燃料发动机燃氢涡轮发动机