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航空柱塞泵缸体倾覆行为仿真及试验方法研究

北京航空航天大学学报 2024年

作者：谷建宁张小波夏天翔王天照航空工业南京机电液压工程研究中心航空机电系统综合航空科技重点实验室浙江大学流体动力基础件与机电系统全国重点实验室

航空柱塞泵是航空液压系统的核心，其内部零部件的倾覆过大可能会使整个系统的性能下降和失效，如何提高航空柱塞泵的稳定性、减小零部件倾覆一直是其高压高速化发展研究的关键问题。本文从缸体振动位移的角度出发，建立了一种基于数据... 详细信息

航空柱塞泵是航空液压系统的核心，其内部零部件的倾覆过大可能会使整个系统的性能下降和失效，如何提高航空柱塞泵的稳定性、减小零部件倾覆一直是其高压高速化发展研究的关键问题。本文从缸体振动位移的角度出发，建立了一种基于数据驱动的高保真动力学模型，探究了柱塞泵出口压力和转速对缸体倾覆的影响，提出了减小配流盘腰形槽尺寸的改进措施并通过数值仿真进行了验证。研究结果表明，减小配流盘腰形槽的尺寸能够使缸体的倾覆有所改善；修正后的模型能够反映实际的倾覆状态，与试验测量结果相对误差在5%以内。研究成果为航空柱塞泵的仿真研究和稳定性研究提供了研究思路，为批产一致性制造提供理论和试验支撑。

关键词：航空柱塞泵缸体倾覆振动位移联合仿真模型修正

低红外特征涡扇发动机加速控制及影响规律研究

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推进技术 2024年第1期45卷 227-235页

作者：王一凡陈浩颖张海波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江苏南京210016

为探究红外抑制措施对发动机加速性能的影响,提出并制定了针对发动机排气系统外涵引气冷却的普适性加速控制计划,开展了低红外特征涡扇发动机加速控制及其影响规律研究。首先,建立了带外涵道引气冷却中心锥、全遮挡导流支板和尾喷管扩... 详细信息

为探究红外抑制措施对发动机加速性能的影响,提出并制定了针对发动机排气系统外涵引气冷却的普适性加速控制计划,开展了低红外特征涡扇发动机加速控制及其影响规律研究。首先,建立了带外涵道引气冷却中心锥、全遮挡导流支板和尾喷管扩张壁面的发动机部件级模型,并在此基础上发展了排气系统正后向红外辐射特征计算模型;其次采用可行序列二次规划算法,针对采用了不同排气系统红外抑制措施的涡扇发动机分别制定加速控制计划;最后通过硬件在回路仿真验证上述加速控制计划对带红外抑制措施的发动机从慢车到中间状态加速过程的有效性。结果表明,与常规涡扇发动机相比,采用了高温壁面冷却虽然能降低发动机近50%的红外辐射特征,提高战机的隐身性能,但会导致发动机推力降低近6%,油耗上升4%以上,加速时间延长20%左右。

关键词：涡扇发动机排气系统红外辐射加速控制计划序列二次规划

涡轮导向器喉道尺寸对燃气涡轮起动机性能的影响

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航空动力学报 2024年第9期39卷 140-148页

作者：樊小倩汪洋冰刘一鸣白杰中国航空工业集团有限公司金城南京机电液压工程研究中心南京211106 中国航空工业集团有限公司航空机电系统综合航空科技重点实验室南京211106

以某燃气涡轮起动机的燃气涡轮导向器为研究对象,采用试验及数值模拟方法研究了燃气涡轮导向器喉道尺寸对燃气涡轮起动机整机及部件性能的影响。针对A、B、C型三种燃气涡轮导向器(喉道平均外径分别为111.27、111.94、112.34 mm)的试验... 详细信息

以某燃气涡轮起动机的燃气涡轮导向器为研究对象,采用试验及数值模拟方法研究了燃气涡轮导向器喉道尺寸对燃气涡轮起动机整机及部件性能的影响。针对A、B、C型三种燃气涡轮导向器(喉道平均外径分别为111.27、111.94、112.34 mm)的试验研究结果表明:C′型燃气涡轮起动机较A′型燃气涡轮起动机,正常起动时间缩短14%,失效起动输出轴脱开转速升高7.1%,最大输出功率增加11.6%,起动机性能显著提高。数值结果表明:C″型较A″型涡轮级流量增加3.6%,动力涡轮最大输出功率增加12.2%,动力涡轮功率增加归因于流量增加、温度增加、温降增加的叠加效应。总之,燃气涡轮导向器喉道外径通过影响涡轮级性能改变了燃气涡轮起动机整机的匹配特性,使整机性能存在一定的分散性。

关键词：燃气涡轮起动机涡轮导向器喉道尺寸外径动力涡轮输出功率

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带轴向通流冷却的动压气体轴承静承载力和气动热多参数影响分析

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航空动力学报 2024年第6期39卷 154-167页

作者：高齐宏孙文静王宇婕张靖周张镜洋罗欣洋南京航空航天大学能源与动力学院南京210016 中国航天科工集团北京动力机械研究所北京100074 南京航空航天大学航天学院南京210016 南京机电液压工程研究中心航空机电系统综合航空科技重点实验室南京211106

在运行状态稳定条件下,进行了带轴向通流冷却的动压气体轴承三维流-固耦合数值模拟,以分析静承载力和气动热的多参数影响关联。结果表明:在气膜层间隙中,旋转强剪切驱动的周向流动占主导机制,在强烈的旋转流驱动下,进口端的轴向通流被... 详细信息

在运行状态稳定条件下,进行了带轴向通流冷却的动压气体轴承三维流-固耦合数值模拟,以分析静承载力和气动热的多参数影响关联。结果表明:在气膜层间隙中,旋转强剪切驱动的周向流动占主导机制,在强烈的旋转流驱动下,进口端的轴向通流被诱导而随之转动,随后在气膜厚度较大的区域向出口端运动,并与通道周向流动形成叠加而呈现螺旋状的流动迹线;无论是对于静承载力还是气动热,偏心率均是最重要的影响参数,对于静承载力而言,气膜平均间隙的影响显著高于轴向通流质量流量的影响,而对于气动热而言,轴向通流质量流量的影响则显著高于气膜平均间隙的影响;在静载荷水平相当时,小偏心率-小气膜平均间隙工况的气动热效应相对较弱,反之,大偏心率-大气膜平均间隙工况的气动热效应最为显著,其面临的散热问题也更为严重。

关键词：动压气体轴承气动性能热性能轴向通流多参数影响

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干涉成像光谱复原典型窗函数特性对比

光学学报 2024年第11期44卷 283-296页

作者：扶杨玉柳稼航王伟刚栾吉南京航空航天大学航天学院江苏南京211106 空间光电探测与感知工信部重点实验室江苏南京211106 北京空间机电研究所北京100190

从窗函数的基本原理出发,首先以矩形窗的傅里叶变换为例,分析同步采样对光谱定标及采样规则设定的意义;然后,采用谱分析理论和实验仿真对6种典型窗函数的特性及其对复原光谱的影响进行量化比较分析。结果表明,H-G强切趾函数和可调节的... 详细信息

从窗函数的基本原理出发,首先以矩形窗的傅里叶变换为例,分析同步采样对光谱定标及采样规则设定的意义;然后,采用谱分析理论和实验仿真对6种典型窗函数的特性及其对复原光谱的影响进行量化比较分析。结果表明,H-G强切趾函数和可调节的切比雪夫切趾函数能有效抑制相邻谱线的干扰,而且其复原光谱具有更强的细节分辨能力。用模拟干涉数据和嫦娥一号IIM数据进行实验,进一步验证了这一结论。在此基础上,基于不同窗函数抗干扰或保细节的能力不同,提出一种多窗函数联合的加权融合复原方法,获得了更好的复原结果。

关键词：光谱学干涉成像光谱仪切趾窗函数光谱复原多窗函数融合

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双轴承旋转喷管型面设计及数值模拟研究

推进技术 2024年第5期45卷 95-106页

作者：李瑶徐惊雷潘睿丰张玉琪黄帅南京航空航天大学航空航天结构力学及控制全国重点实验室江苏南京210016 南京航空航天大学能源与动力学院江苏南京210016

针对短距/垂直起降战斗机高机动飞行的迫切需求及其矢量喷管机械结构复杂笨重的问题,提出了基于轴对称双喉道气动矢量喷管设计的双轴承旋转喷管,通过采用双轴承结构和双喉道气动矢量喷管相结合的方式,减少驱动结构,使喷管能更高效、轻... 详细信息

针对短距/垂直起降战斗机高机动飞行的迫切需求及其矢量喷管机械结构复杂笨重的问题,提出了基于轴对称双喉道气动矢量喷管设计的双轴承旋转喷管,通过采用双轴承结构和双喉道气动矢量喷管相结合的方式,减少驱动结构,使喷管能更高效、轻便地实现短距/垂直起降,并且赋予了飞行器平飞模态高机动飞行的潜力。基于典型轴对称双喉道气动矢量喷管构型,开展了双轴承旋转喷管的型面设计和运动规律研究,利用数值模拟开展关键设计参数对喷管流场的影响研究,获得喷管的性能变化规律。结果表明,短距/垂直起降模态下,典型构型的双轴承旋转喷管推力矢量角最大可达108°,满足短距/垂直起降飞行器对喷管的要求。凹腔段的长短轴比值对喷管短距/垂直起降模态的性能影响较大,相同落压比条件下,长短轴比值越大,喷管的总推力系数越低,推力矢量角越大,并且推力矢量角最大差值达到41°。本文所提出的双轴承旋转喷管可为未来具备短距/垂直起降、高机动性能的飞行器动力系统提供一种新的解决方案。

关键词：短距/垂直起降双轴承旋转喷管双喉道气动矢量喷管气动性能数值模拟

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耗氧型催化惰化系统整体式反应器性能研究

北京航空航天大学学报 2024年

作者：郭晨阳刘祎刘豪正王俊杰高经诚冯诗愚南京航空航天大学航空学院飞行器环境与生命保障工信部重点实验室中航工业集团有限公司金城南京机电液压工程研究中心航空机电系统综合航空科技重点实验室

对Pd/γ-Al2O3催化剂进行了实验测量，拟合得到了其反应动力学方程，建立了整体式反应器二维瞬态模型，并采用Modelica语言编程求解，开展动态性能仿真，分析了耗氧型惰化系统中飞温和催化剂高温失活现象对整体式反应器性能的影响，研... 详细信息

对Pd/γ-Al2O3催化剂进行了实验测量，拟合得到了其反应动力学方程，建立了整体式反应器二维瞬态模型，并采用Modelica语言编程求解，开展动态性能仿真，分析了耗氧型惰化系统中飞温和催化剂高温失活现象对整体式反应器性能的影响，研究了飞行过程中氧浓度变化对反应器的影响。研究结果表明，壁面冷却可有效降低飞温现象，但同时会降低了反应器催化效率。飞温现象导致的催化剂涂层不可逆失活发生在反应最剧烈的反应器出口侧壁面上，小面积的失活会导致催化效率降低80%。飞机爬升阶段油箱内的氧浓度增加可有效提升反应器内的燃油蒸汽转化率，但也需要避免高氧浓度对反应器涂层加速失活的影响。

关键词：催化燃烧反应器燃油系统惰化系统催化剂失活

低冗余高可靠模块化输入并联输出串联电源系统及其控制方法

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电工技术学报 2024年第6期39卷 1898-1906页

作者：宋猛吴红飞吴嘉昊贾益行徐鑫雨南京航空航天大学多电飞机电气系统工信部重点实验室南京211106

为了使输入并联输出串联电源系统同时具备模块级和系统级冗余能力,提出低冗余高可靠超宽电压范围电路结构及其控制方法。基于两级式电路和多模块串并联实现电源系统超宽电压输出,通过模块级部分子电路冗余设计,实现模块级和系统级N+X双... 详细信息

为了使输入并联输出串联电源系统同时具备模块级和系统级冗余能力,提出低冗余高可靠超宽电压范围电路结构及其控制方法。基于两级式电路和多模块串并联实现电源系统超宽电压输出,通过模块级部分子电路冗余设计,实现模块级和系统级N+X双重冗余,使得功率模块部分失效或多个模块全部失效时系统仍具有全电压、全功率输出能力。进一步提出模块化电源系统的分布-集中混合式控制策略,分布式自主控制保证了模块间应力均衡、并使得输出电压在目标值范围内,集中控制确保总输出电压精度。该文详细分析所提电路结构及其控制策略的原理、特性和实现方案,并通过0~1000 V/50 kW输出电源系统实验,验证了所提方案的有效性。

关键词：低冗余高可靠输入并联输出串联下垂控制

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滑阀副径向卡紧力分布模型与参数灵敏度分析

航空动力学报 2024年第1期39卷 177-186页

作者：陈志闯葛声宏张卓磊朱玉川南京航空航天大学直升机传动技术重点实验室南京210016 南京机电液压工程研究中心航空机电系统综合航空科技重点实验室南京210061 中航工业南京伺服控制系统有限公司南京210032

为寻求提高批量电液伺服阀分辨率一致性的制造工艺方法,针对滑阀副径向尺寸公差范围内参数摄动作用下卡紧力大小的不确定性,建立了径向卡紧力数学模型,获得了径向尺寸参数摄动下的滑阀副径向卡紧力分布特性。建立了工艺参数与径向卡紧... 详细信息

为寻求提高批量电液伺服阀分辨率一致性的制造工艺方法,针对滑阀副径向尺寸公差范围内参数摄动作用下卡紧力大小的不确定性,建立了径向卡紧力数学模型,获得了径向尺寸参数摄动下的滑阀副径向卡紧力分布特性。建立了工艺参数与径向卡紧力分布特征参数之间映射关系的响应面代理模型,并据此开展了滑阀副径向卡紧力分布特征参数对工艺参数的全局灵敏度分析。结果表明:径向卡紧力服从Weibull分布,改变阀芯圆柱度相比改变径向间隙对滑阀副径向卡紧力影响较小。相比减小径向间隙变动范围,降低径向间隙下限值对提高径向卡紧力一致性更加有效。而相比降低径向间隙下限值,减小径向间隙变动范围对从整体上减小径向卡紧力更为显著。

关键词：滑阀副径向卡紧力分布模型工艺参数灵敏度分析