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基于圆柱弹簧的试验止扭技术研究及试验验证

振动．测试与诊断 2024年第2期44卷 385-389,415页

作者：随静萍张坤谭云杰张建波邓志芳钟佳明刘平林能铨中国航发湖南动力机械研究所株洲412002

针对现有航空发动机轴类零件扭转疲劳试验运用止扭技术的不足,提出了基于圆柱弹簧的试验止扭方案。以目前采用止扭液压缸的相关参数为设计输入条件,进行了基于圆柱弹簧止扭装置(elastic anti-twist device,简称EATD)的工程设计和计算分... 详细信息

针对现有航空发动机轴类零件扭转疲劳试验运用止扭技术的不足,提出了基于圆柱弹簧的试验止扭方案。以目前采用止扭液压缸的相关参数为设计输入条件,进行了基于圆柱弹簧止扭装置(elastic anti-twist device,简称EATD)的工程设计和计算分析,并开展了基于圆柱弹簧的试验止扭装置的标定试验、工程验证试验。研究结果表明,该试验止扭装置较传统装置采用单元体设计简化了结构,止扭精度提高了数倍,安装时间节约了近12 h/人以上。因此,基于圆柱弹簧的试验止扭技术具有显著工程应用价值。

关键词：传动主轴扭转疲劳试验圆柱弹簧止扭技术

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燃气分析法测量小尺寸全环燃烧室出口温度场

航空动力学报 2024年第7期39卷 169-176页

作者：资海林马瑛张阳李维张险中国航发湖南动力机械研究所湖南株洲412002

为探索燃气分析法测量小尺寸全环燃烧室出口温度场的应用,介绍了适应小尺寸全环燃烧室出口通道高度的多点非混合式水冷燃气取样探针设计,燃烧室出口分别布置2支5点非混合式水冷燃气取样探针和双铂铑热电偶,随位移机构旋转180°,实现正... 详细信息

为探索燃气分析法测量小尺寸全环燃烧室出口温度场的应用,介绍了适应小尺寸全环燃烧室出口通道高度的多点非混合式水冷燃气取样探针设计,燃烧室出口分别布置2支5点非混合式水冷燃气取样探针和双铂铑热电偶,随位移机构旋转180°,实现正、反双向数据采集,测量二氧化碳(CO_(2))、一氧化碳(CO)和未燃碳氢化合物(UHC)3种组分的体积分数进而计算燃气温度.试验结果表明:燃气分析法与热电偶法测量的燃烧室出口温度分布基本一致,两者测量的相对偏差在2%以内;同时表明燃气分析法在测量航空发动机燃烧室温度场具有测温上限高、测量准确的优点.

关键词：出口温度场小尺寸全环燃烧室燃气分析水冷燃气取样探针位移机构双向数据采集

基于NSGA-Ⅱ算法的小弯管冲击冷却多目标优化

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航空动力学报 2024年第6期39卷 135-142页

作者：赵鸿华宋双文王志凯中国航发湖南动力机械研究所湖南株洲412002

为了获得不同冲击孔径(IA),冲击孔流向间距(IFD)和冲击孔展向间距(ISD)耦合作用对回流燃烧室小弯管冲击冷却特性及结构热应力的影响,开展了数值计算(CFD)及有限元分析(FEA)。选择试验设计(DOE)中的最优拉丁超立方(Opt LHD)采样确定了设... 详细信息

为了获得不同冲击孔径(IA),冲击孔流向间距(IFD)和冲击孔展向间距(ISD)耦合作用对回流燃烧室小弯管冲击冷却特性及结构热应力的影响,开展了数值计算(CFD)及有限元分析(FEA)。选择试验设计(DOE)中的最优拉丁超立方(Opt LHD)采样确定了设计空间中的样本点,构建了高精度径向基神经网络模型,并基于改进非劣类(NSGA-Ⅱ)算法对综合冷却效率,壁温分布不均匀系数以及壁面最大热应力进行了多目标寻优,结果表明:综合冷却效率,壁温分布不均匀系数和壁面最大热应力随流向展向间距比、流向间距孔径比和展向间距孔径比的增大而减小;通过多目标NSGA-Ⅱ算法获得了小弯管冲击冷却结构Pareto前沿的3个目标函数值的范围为壁面最大热应力不大于5 MPa,综合冷却效率不小于0.66,壁温分布不均匀系数不大于0.16;小弯管冲击冷却综合最优结构的组合为:冲击孔径为0.94 mm,冲击孔流向间距为4.04 mm,冲击孔展向间距为5.45 mm。

关键词：回流燃烧室小弯管冲击冷却 NSGA-Ⅱ算法多目标优化 Pareto前沿

润滑与腐蚀防护复合涂层的设计制备及性能研究

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表面技术 2024年第15期53卷 100-108页

作者：彭文雅李钢陈晓龙李奎陈芝来王影李璞中国航发湖南动力机械研究所湖南株洲412002

目的解决无机磷酸盐复合涂层本身润滑与腐蚀防护功能不可兼具的制备技术难题。方法采用多层复合结构的设计理念,设计制备润滑与腐蚀防护兼具的功能一体化复合涂层。对多层复合涂层的组成和显微结构,以及力学性能、摩擦学性能和腐蚀防护... 详细信息

目的解决无机磷酸盐复合涂层本身润滑与腐蚀防护功能不可兼具的制备技术难题。方法采用多层复合结构的设计理念,设计制备润滑与腐蚀防护兼具的功能一体化复合涂层。对多层复合涂层的组成和显微结构,以及力学性能、摩擦学性能和腐蚀防护性能进行分析和研究。结果多层复合涂层底层与基体结合良好,涂层整体界面结合良好且较致密,未出现界面分层和破裂等现象;高温摩擦磨损试验表明,随着试验环境温度的升高,摩擦因数和磨损率均增大,但是增大幅度不显著。在室温至600℃的宽温域范围内其平均摩擦因数均在0.2以下,磨损率在10×10^(-5)mm^(3)/(N·m)以下。经500h的中性盐雾试验后,复合涂层表面未出现气泡、裂纹、锈蚀点。结论多层复合涂层在室温至600℃范围内具有优异的润滑性能和耐磨性能,多层复合涂层具有良好的耐腐蚀防护性能。

关键词：磷酸盐涂层高温润滑腐蚀防护多层复合结构功能一体化

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旋流器套筒扩张角对燃烧室出口温度分布的影响

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航空动力学报 2024年第10期 193-200页

作者：郑剑文江立军刘涛唐超文一帆中国航发湖南动力机械研究所

为研究旋流器套筒扩张角变化对燃烧室出口温度分布的影响，针对配装套筒扩张角分别为90°、80°、70°和60°共4种方案双级旋流器的全环回流燃烧室开展了出口温度分布试验，并结合三头部模型燃烧室粒子成像测速仪流场试验结果对其影响... 详细信息

为研究旋流器套筒扩张角变化对燃烧室出口温度分布的影响，针对配装套筒扩张角分别为90°、80°、70°和60°共4种方案双级旋流器的全环回流燃烧室开展了出口温度分布试验，并结合三头部模型燃烧室粒子成像测速仪流场试验结果对其影响原因进行了分析。结果表明：随着套筒扩张角由90°减小为60°，出口周向温度分布均匀性变差，出口温度分布系数（OTDF）由0.198上升到0.334。套筒扩张角变化对出口径向温度分布曲线的影响较小，出口径向温度分布系数（RTDF）在0.077左右。在试验范围内，燃烧室出口温度分布品质随套筒扩张角的减小而恶化。

关键词：燃烧室双级旋流器套筒扩张角出口温度分布流场

可持续航空燃料对喷嘴雾化特性和燃烧室性能的影响

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航空动力学报 2024年

作者：郑剑文万卜铭曾琦江立军邬俊张险卢克乾中国航发湖南动力机械研究所

为研究可持续航空燃料（SAF）对喷嘴雾化特性和燃烧室性能的影响，开展了SAF和航空煤油RP-3的燃油雾化试验以及基于全环回流燃烧室的燃烧性能试验。结果表明：与RP-3相比，相同供油压差下SAF的质量流量、喷雾锥角略小，索太尔平均直径... 详细信息

为研究可持续航空燃料（SAF）对喷嘴雾化特性和燃烧室性能的影响，开展了SAF和航空煤油RP-3的燃油雾化试验以及基于全环回流燃烧室的燃烧性能试验。结果表明：与RP-3相比，相同供油压差下SAF的质量流量、喷雾锥角略小，索太尔平均直径略大；SAF的地面常温状态点火边界较RP-3窄33%以上、点火时间较RP-3长1.8～2s，地面慢车贫油熄火性能较RP-3下降约17%；SAF的燃烧室出口平均温度略高于RP-3，出口温度分布与RP-3基本一致，燃烧效率、出口温度分布系数和出口径向温度分布系数与RP-3相当。在研究范围内，SAF与RP-3的喷嘴雾化特性、燃烧室稳态性能差异不明显，主要差异在于SAF的点熄火性能较RP-3差。

关键词：可持续航空燃料雾化特性点火特性贫油熄火特性出口温度分布燃烧室性能

基于分离变量算法的静压止推气体轴承节流孔特性研究

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振动与冲击 2024年第3期43卷 58-68,85页

作者：张建波陈策邓志芳张坤金海良曹逸韬苏志敏中国航发湖南动力机械研究所湖南株洲412002 陆军航空兵研究所北京101121

首先基于分离变量算法(method of separation of variables, MSV)求解了单节流孔静压气体轴承的层流边界层方程,研究了节流孔附近流场特性,阐明了节流孔出口附近压降现象是由于惯性效应导致,并研究了轴承几何参数和供气参数对压降现象... 详细信息

首先基于分离变量算法(method of separation of variables, MSV)求解了单节流孔静压气体轴承的层流边界层方程,研究了节流孔附近流场特性,阐明了节流孔出口附近压降现象是由于惯性效应导致,并研究了轴承几何参数和供气参数对压降现象的影响规律。最终提出了压降现象产生的临界条件为压比为0.940 9,也即压比大于临界压比时,压降现象消失。其次基于质量流量相等原则,结合层流边界层的MSV方法及雷诺方程的解析算法,提出了一种计算节流孔系数的新方法,并研究了轴承的几何参数及供气参数对节流孔系数的影响规律。结果显示,节流孔系数存在着参数敏感和不敏感区域,这是由于当压比小于等于0.6左右时,节流孔系数趋近于一个常数0.86左右。

关键词：静压气体止推轴承压降现象节流孔系数分离变量算法雷诺方程

搭接-叠片式箔片气体动压轴承转子动力学特性实验研究

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振动工程学报 2024年第4期37卷 623-631页

作者：管玉坤朱鹏程张振冯凯湖南大学机械与运载工程学院湖南长沙410082 中国航发湖南动力机械研究所湖南株洲412001

本文研制了由搭接式径向轴承和叠片式推力轴承组成的一套搭接-叠片式箔片气体动压轴承,同时设计并搭建了相应的箔片气体动压轴承转子实验台,通过多组转子降速对比实验研究了所提出箔片气体动压轴承的起飞特性,分析了转子不平衡量和外部... 详细信息

本文研制了由搭接式径向轴承和叠片式推力轴承组成的一套搭接-叠片式箔片气体动压轴承,同时设计并搭建了相应的箔片气体动压轴承转子实验台,通过多组转子降速对比实验研究了所提出箔片气体动压轴承的起飞特性,分析了转子不平衡量和外部载荷对该轴承-转子系统的转子动力学影响。起飞实验结果表明,本文所研制的搭接式径向箔片气体动压轴承的起飞转速约为7500 r/min,最大起飞转矩约为220 N·mm。转子降速实验研究结果表明,随着转子不平衡量的增加,转子系统1X频振动幅值逐渐增大、二阶临界转速逐渐降低、次频振动发生频率逐渐提前;随着转子转速的增加,转子系统1X频振动呈现先增大后减小的趋势、次频振动幅值整体逐渐增大;在减小顶箔结构的圆心距后,转子系统稳定性增加。不平衡量与外部载荷加载耦合实验结果表明,不平衡量与外部载荷都会激起系统的次频振动,次频振动幅值随转速升高而增大;并且在激起次频振动方面,不平衡量与外部载荷之间存在着相互放大作用。

关键词：转子动力学气体轴承转子试验台不平衡量外部载荷

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先进通用核心机派生发展的理念、方法及实践

航空学报 2024年第7期45卷 1-12页

作者：尹泽勇李概奇石建成银越千中国航发中国航空发动机研究院北京101304 中国航发湖南动力机械研究所株洲412002

概述了核心机派生发展发动机的历史背景和某些典型派生发展案例。阐明了先进通用核心机及其派生发展的理念及优势,给出了先进通用核心机派生发展的基本方法,包括通用核心机流量选择、热力循环参数选择、部件构型选择、部件高效稳定工作... 详细信息

概述了核心机派生发展发动机的历史背景和某些典型派生发展案例。阐明了先进通用核心机及其派生发展的理念及优势,给出了先进通用核心机派生发展的基本方法,包括通用核心机流量选择、热力循环参数选择、部件构型选择、部件高效稳定工作范围确定等。此外,从市场定位、先进性确定、核心机方案设计等方面介绍了某先进通用核心机的研发历程,并阐述了由其派生发展的飞机用涡轴、涡桨、涡扇航空发动机以及车用燃气轮机产品的研制。通过实践表明了先进通用核心机派生发展的可能性及由此带来的降低风险、缩短周期、节约经费等方面的优势。

关键词：先进通用核心机派生发展技术及经济优势航空发动机系列化