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航空发动机燃油控制装置可靠性研究综述

推进技术 2024年第1期45卷 1-17页

作者：安理会王建礼刘意李柯柯符江锋魏鹏飞李华聪中国航发西安动力控制科技有限公司陕西西安710077 航空发动机总体与控制数智技术工业和信息化部重点实验室陕西西安710072 陕西省空天动力燃油控制系统重点实验室陕西西安710077 西北工业大学动力与能源学院陕西西安710072

航空发动机燃油控制装置是航空发动机的核心控制单元,长期服役在高温、高压、强振的恶劣环境,在航空发动机外场使用中故障率占比高,产品的寿命及可靠性是当前制约我国装备能力提升的短板。本文总结了当前燃油控制装置的典型故障类型,对... 详细信息

航空发动机燃油控制装置是航空发动机的核心控制单元,长期服役在高温、高压、强振的恶劣环境,在航空发动机外场使用中故障率占比高,产品的寿命及可靠性是当前制约我国装备能力提升的短板。本文总结了当前燃油控制装置的典型故障类型,对比分析了国内外在燃油控制装置可靠性设计与分析技术、可靠性优化技术、寿命试验技术及可靠性评估技术方面的研究进展;剖析了我国燃油控制装置可靠性技术研究及应用方面的不足及原因,同时结合航空发动机正向研发体系建设需要,指出了航空发动机自主创新设计中燃油控制装置性能及可靠性一体化设计所面临的技术难点和挑战,并立足于现有国内设计水平及工业基础,给出了夯实我国航空燃油控制装置设计能力需开展的基础性研究建议。

关键词：航空发动机燃油控制装置可靠性设计故障类型综述

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高速高压燃油齿轮泵典型卸荷槽对比分析

航空学报 2024年第5期45卷 336-351页

作者：齐国宁吴宝海符江锋中国航发西安动力控制科技有限公司西安710077 西北工业大学航空发动机高性能制造工信部重点实验室西安710072 西北工业大学航空发动机先进制造技术教育部工程研究中心西安710072 西北工业大学动力与能源学院西安710072

卸荷槽是缓解齿轮泵困油的有效措施,其设计合理与否直接影响齿轮泵的工作效率和寿命。本文给出了一种基于计算流体力学(CFD)的卸荷槽性能分析方法,重点开展了多种不同结构形式卸荷槽的性能对比研究,从困油压力、气体体积分数、出口流量... 详细信息

卸荷槽是缓解齿轮泵困油的有效措施,其设计合理与否直接影响齿轮泵的工作效率和寿命。本文给出了一种基于计算流体力学(CFD)的卸荷槽性能分析方法,重点开展了多种不同结构形式卸荷槽的性能对比研究,从困油压力、气体体积分数、出口流量、流量不均匀系数等多个技术指标评估对比了不同结构卸荷槽的工作性能。研究对比结果表明,卸荷槽F的结构形式与矩形、圆形及卸荷槽E相比综合性能最优,流量不均匀度仅为5.25%,困油压力峰值为18 MPa,具有困油压力小,容积效率高,流量品质高等优点,适用于高速、高压燃油齿轮泵方案设计;此外,在卸荷槽设计时,通过增大低压腔卸荷槽面积以及卸荷槽向低压腔偏移,有助于空化的抑制,并且能缓解困油,降低流量脉动,在新型卸荷槽F的结构设计时考虑该因素,可进一步提升卸荷槽的综合性能。

关键词：航空发动机燃油齿轮泵卸荷槽困油空化

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Bump进气道超声速稳定工作机制

航空学报 2024年

作者：朱宇程健慧陈诚黄河峡谭慧俊航空工业沈阳飞机设计研究所南京航空航天大学能源与动力学院江苏省航空动力系统重点实验室

为确保超声速Bump进气道在全包线范围内与发动机高效匹配，本文探讨了提升其稳定工作裕度的主导机制。以四唇缘前掠外罩Bump进气道为研究对象，分析了其在设计马赫数下从超临界到亚临界工况的三维流动结构演化。研究结果表明，在小流量... 详细信息

为确保超声速Bump进气道在全包线范围内与发动机高效匹配，本文探讨了提升其稳定工作裕度的主导机制。以四唇缘前掠外罩Bump进气道为研究对象，分析了其在设计马赫数下从超临界到亚临界工况的三维流动结构演化。研究结果表明，在小流量(或高反压)条件下，前掠外罩与锥导鼓包相结合的进气道压缩面上，正激波/边界层干扰产生三维分离涡流，并将涡流排移至进口外部。相比之下，相同前掠外罩与平面楔组合的进气道在小流量条件下，分离流呈现出“准二维”流态且大部分被吸入至进气道内部，其稳定裕度较鼓包进气道较窄。因此，产生三维分离涡流，并将其排移至管外是提升Bump进气道气动性能、拓宽稳定工作裕度的核心机制。

关键词： Bump进气道激波/边界层干扰分离流进发匹配流动控制

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钝化液中金属杂质对镀锌层三价铬钝化的影响

电镀与涂饰 2024年第6期43卷 117-122页

作者：奚军生袁景追喻岚严寒刘威王帅星唐华杜楠中国航发贵州红林航空动力控制科技有限公司贵州贵阳550009 南昌航空大学材料科学与工程学院江西南昌330063 航空工业成都飞机工业(集团)有限责任公司四川成都610092

[目的]研究金属杂质离子对镀锌三价铬钝化效果的影响,为钝化液中金属杂质离子含量的控制提供参考。[方法]采用添加不同质量浓度的Fe^(2+)、Cu^(2+)和Zn^(2+)的三价铬钝化液对镀锌层进行钝化处理。通过三维视频显微镜、动电位极化曲线测... 详细信息

[目的]研究金属杂质离子对镀锌三价铬钝化效果的影响,为钝化液中金属杂质离子含量的控制提供参考。[方法]采用添加不同质量浓度的Fe^(2+)、Cu^(2+)和Zn^(2+)的三价铬钝化液对镀锌层进行钝化处理。通过三维视频显微镜、动电位极化曲线测试等研究了上述3种金属杂质离子对钝化膜外观及耐蚀性的影响。[结果]钝化液中Fe^(2+)的质量浓度超过0.1 g/L或Cu^(2+)的质量浓度超过0.03 g/L时即可导致钝化膜不均匀、颜色变暗甚至起粉,以及耐蚀性显著变差。钝化液中Zn^(2+)质量浓度小于2 g/L时对钝化膜外观和耐蚀性影响不大,但不小于4.0 g/L时会导致钝化膜耐蚀性严重下降,因此钝化液中Zn^(2+)的质量浓度应控制在4.0 g/L以内。[结论]3种金属杂质均会导致钝化膜性能下降,必须严格控制三者在钝化液中的含量。

关键词：电镀锌三价铬钝化金属杂质外观耐蚀性

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某型航空发动机主燃油控制系统频率特性研究

机床与液压 2024年第13期52卷 140-149页

作者：杨艺琨马静杨军杰西北工业大学动力与能源学院陕西西安710072 中国航发西安动力控制科技有限公司陕西西安710077

为研究某型航空发动机数控系统主燃油控制系统频率特性,基于力平衡方程和流量连续方程建立元件和系统的动态数学模型。在其稳态工作点附近采用小偏离线性化建立等压差模块、主燃油计量模块、停车控制模块和整个系统的传递函数,并通过Flu... 详细信息

为研究某型航空发动机数控系统主燃油控制系统频率特性,基于力平衡方程和流量连续方程建立元件和系统的动态数学模型。在其稳态工作点附近采用小偏离线性化建立等压差模块、主燃油计量模块、停车控制模块和整个系统的传递函数,并通过Fluent流场仿真重点研究了关键元件的稳态液动力及影响因素。在此基础上建立了主燃油控制系统的Simulink仿真模型,研究了控制系统的频率特性和关键活门固有频率。结果表明:主燃油控制系统的频率特性与实际工程经验一致,稳定裕度较高;系统的固有频率与系统中固有频率最低的元件基本一致;当元件结构确定时,稳态液动力对固有频率的影响较大。研究结果为燃油控制系统频率域优化设计提供了理论支持。

关键词：主燃油控制系统 Simulink仿真频率特性固有频率稳态液动力

航空发动机控制系统执行机构参数在线估计方法

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航空动力学报 2024年第8期39卷 393-403页

作者：季春生王元卢俊杰西北工业大学动力与能源学院西安710072 中国航发控制系统研究所江苏无锡214063

针对航空发动机控制系统因为执行机构性能退化而导致发动机控制品质降低或者严重时威胁发动机运行安全的状况,开展执行机构状态参数在线估计方法研究。在航空发动机实际执行机构控制回路实测信号较少的情况下,提出一种组合参数在线估计... 详细信息

针对航空发动机控制系统因为执行机构性能退化而导致发动机控制品质降低或者严重时威胁发动机运行安全的状况,开展执行机构状态参数在线估计方法研究。在航空发动机实际执行机构控制回路实测信号较少的情况下,提出一种组合参数在线估计方法,通过作动模式识别分类,基于无迹卡尔曼滤波以稳态模式输出估计电液伺服阀平衡电流,基于拟牛顿算法(BFGS)以动态模式输出估计执行机构增益和作动延迟时间,实现模型参数的在线更新,建立实时自适应执行机构模型。以某涡扇发动机导叶作动控制回路为对象进行仿真,结果表明:在只有作动位置单一参数可测的条件下,在不同作动状态下对执行机构控制回路的平衡电流估计误差优于±0.2 mA,执行机构增益估计误差优于±4%,作动延迟周期估计误差不超过1个控制周期,能够实时跟踪并较为准确地估计执行机构的工作状态,为航空发动机执行机构控制回路设计与故障诊断提供技术支撑。

关键词：航空发动机控制系统执行机构自适应模型参数估计模式识别分类状态跟踪

阀芯参数影响下非对称喷嘴挡板压力伺服阀静态特性分析

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机械科学与技术 2024年

作者：葛声宏吴河灯周振锋孙牧朱玉川南京航空航天大学机电学院中航工业南京伺服控制系统有限公司

为研究阀芯结构参数对非对称喷嘴挡板压力伺服阀静态特性的影响，通过AMESim软件建立非对称压力阀的仿真模型，采用控制变量法，研究参数变化对静态特性影响规律，并对比分析了对称结构与非对称结构压力伺服阀的压力特性。结果表明，重... 详细信息

为研究阀芯结构参数对非对称喷嘴挡板压力伺服阀静态特性的影响，通过AMESim软件建立非对称压力阀的仿真模型，采用控制变量法，研究参数变化对静态特性影响规律，并对比分析了对称结构与非对称结构压力伺服阀的压力特性。结果表明，重叠量主要影响着死区电流，而阀芯面积比对各静态特性具有显著影响，阀芯直径变化对静态特性基本无影响，径向间隙的存在减小了滞环以及死区电流，对称结构下压力伺服阀具有更大的死区电流以及压力增益。本文建立的AMESim模型及其参数对比分析能够为压力伺服阀的结构设计及优化提供参考。

关键词：压力伺服阀静态特性 AMESim

服役工况及结构参数对燃油齿轮泵流场特性分析

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制造业自动化 2024年第6期46卷 164-174页

作者：龙运伟陈溪奉周龙符江锋李华聪中国航发贵州红林航空动力控制科技有限公司贵州贵阳550009 西北工业大学动力与能源学院陕西西安710072

为探明齿轮泵在发动机全包线范围及其结构参数对内流场特性的影响规律,在构建齿轮泵气液两相混合模型和基于气相运输方程的空化模型基础上,基于CFD方法开展了某型航空燃油齿轮泵在发动机工作包线范围对应转速、载荷、温度等工况条件下... 详细信息

为探明齿轮泵在发动机全包线范围及其结构参数对内流场特性的影响规律,在构建齿轮泵气液两相混合模型和基于气相运输方程的空化模型基础上,基于CFD方法开展了某型航空燃油齿轮泵在发动机工作包线范围对应转速、载荷、温度等工况条件下的内流场特性分析,对比分析了不同模数、齿数、压力角等参数对泵瞬态内流场影响规律。研究结果表明:转速增加会加剧空化和困油现象,负载和温度升高有助于抑制泵空化现象,但会降低容积效率;燃油齿轮泵内部流场的空化程度、流量脉动幅度与齿轮模数、齿数、齿与分度圆压力角呈现相关性,模数大有利于提高供油量,齿轮齿数减小可降低泵的体积重量和流量脉动,但会加剧空化程度;增大压力角可提高流量品质,减少齿间泄漏,有助于提高容积效率;而齿宽的增加会造成对轴承造成的负荷增大,易造成困油容积增加带来不利影响。

关键词：航空发动机外啮合齿轮泵流场仿真空化

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含不同直径微脉管层合板拉伸性能研究

北京航空航天大学学报 2024年第4期50卷 1405-1415页

作者：冉广陵马埸浩安子乾赵大方郭鑫程小全北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191 北京航空航天大学宁波创新研究院宁波315800 中国兵器工业导航与控制技术研究所北京100089 中航复合材料有限责任公司北京101300

针对微脉管对层合板力学性能的影响,对含不同直径微脉管层合板的拉伸性能进行研究。通过试验测量了含不同直径微脉管层合板的拉伸性能,得到拉伸强度与刚度。建立了含微脉管层合板的精细化有限元模型,综合考虑了微脉管引起的富树脂区、... 详细信息

针对微脉管对层合板力学性能的影响,对含不同直径微脉管层合板的拉伸性能进行研究。通过试验测量了含不同直径微脉管层合板的拉伸性能,得到拉伸强度与刚度。建立了含微脉管层合板的精细化有限元模型,综合考虑了微脉管引起的富树脂区、纤维局部弯曲和铺层局部纤维体积分数变化的影响,对含微脉管层合板的拉伸性能进行了分析,并得到了试验结果的验证。在此基础上,分别就微脉管方向和直径对层合板拉伸性能的影响进行了研究。结果表明:当微脉管垂直铺层方向时,使单向层合板纵向拉伸强度降低,但刚度基本不受影响;微脉管直径越大,拉伸强度降低幅度越大;与不含微脉管层合板相比,含直径为0.255 mm和0.4 mm微脉管的层合板拉伸强度分别下降了21.9%和39.9%,但刚度变化不超过1.4%;当微脉管直径变化时,层合板拉伸损伤与破坏过程也发生变化。

关键词：复合材料层合板自修复微脉管拉伸性能有限元