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EB-PVD多元稀土氧化物改性YSZ热障涂层热冲击性能研究

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中国稀土学报 2024年第2期42卷 268-274,I0003页

作者：袁珂方向黄子琳曾佳敏王强中国航发湖南动力机械研究所湖南株洲412002

采用电镀Pt+气相渗Al和电子束物理气相沉积(EB-PVD)技术,在DZ406合金和DZ125合金表面制备了PtAl粘结层和1.0Gd_(2)O_(3)-2.0Yb_(2)O_(3)稀土掺杂改性YSZ(GYb-YSZ)陶瓷层,研究了PtAl/GYb-YSZ热障涂层在1250℃下的高温燃气热冲击性能。结果表明,DZ406合金+PtAl/GYb-YSZ热障涂层的热冲击寿命为10000次,DZ125+PtAl/GYb-YSZ热障涂层的热冲击寿命为7800次。两种合金表面涂层的失效均发生在粘结层和陶瓷层界面处,粘结层氧化生成的热生长氧化膜在热冲击过程中不断增厚,造成粘结层和陶瓷层界面处裂纹萌生并扩展,最终导致涂层剥落失效。而DZ125合金中的Hf元素扩散至热生长氧化膜中,破坏了氧化膜的完整性,氧化膜快速生长增厚导致涂层过早失效。

关键词：稀土热障涂层燃气热冲击热生长氧化膜剥落失效

双级轴向涡流器气量分配对燃烧室点火特性的影响

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推进技术 2022年第8期43卷 248-255页

作者：刘冉陈盛王志凯彭中九李墨祺中国航发湖南动力机械研究所湖南株洲412002

为研究双级轴向涡流器一、二级气量分配对燃烧室点火特性的影响,对4种不同气量比的双级轴向涡流器进行了单头部燃烧室点火试验,同时结合燃烧室头部流场和喷嘴匹配涡流器雾化试验结果对点火试验结果进行了分析。结果表明:随着一、二级气... 详细信息

为研究双级轴向涡流器一、二级气量分配对燃烧室点火特性的影响,对4种不同气量比的双级轴向涡流器进行了单头部燃烧室点火试验,同时结合燃烧室头部流场和喷嘴匹配涡流器雾化试验结果对点火试验结果进行了分析。结果表明:随着一、二级气量比由0.55增加至1.28,涡流器出口旋流数、涡流器下游回流区宽度、回流空气流量以及喷雾锥角逐渐减小;过小的一、二级气量比会导致点火状态下的燃油粒径变大;点火边界油气比随着一、二级气量比的增加呈现先减小后增加的趋势,气量比为0.85~1的方案兼顾了流场和喷雾特性,获得了相对较好的燃烧室点火性能。

关键词：双级轴向涡流器气量分配点火特性流场喷雾特性

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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

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后挡板结构对刷式密封泄漏特性影响实验研究

推进技术 2020年第12期41卷 2834-2839页

作者：周坤潘君王晓燕力宁胡廷勋谭键中国航发湖南动力机械研究所湖南株洲412002

为了研究后挡板结构对刷式密封泄漏特性的影响,模拟航空发动机静态和动态工况,对三种不同后挡板结构的刷式密封泄漏特性进行实验研究。实验结果表明:相比于标准型刷式密封,后挡板结构中设计环形平衡腔能有效缓解刷式密封刷丝滞后效应,... 详细信息

为了研究后挡板结构对刷式密封泄漏特性的影响,模拟航空发动机静态和动态工况,对三种不同后挡板结构的刷式密封泄漏特性进行实验研究。实验结果表明:相比于标准型刷式密封,后挡板结构中设计环形平衡腔能有效缓解刷式密封刷丝滞后效应,但间隙值过大将导致刷式密封性能下降;刷式密封实验件b(有环形平衡腔,与刷丝束之间的间隙为0.2mm)的泄漏参数Φ2保持在7g·√K·mm/(N·s)以内,表现出优异的密封性能,这说明合适的环形平衡腔间隙值设计,能有效缓解刷式密封刷丝滞后现象。根据实验结果,环形平衡腔的间隙设计值应不大于0.4mm。

关键词：航空发动机泄漏特性刷式密封密封性能试验研究

RP-3和RP-5燃油对全环回流燃烧室点火性能影响研究

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推进技术 2022年第8期43卷 206-214页

作者：王良李维刘丽娟邬俊江立军曹梁郎旭东中国航发湖南动力机械研究所湖南株洲421000

为了解RP-3与RP-5燃油对某小型全环回流燃烧室高空点火性能的影响,在低温低压点火试验器上,保持燃油温度与进口空气温度相同,在-40℃,-30℃,-20℃和0℃,空气压力为44kPa,54kPa,62kPa和101kPa条件下,分别对使用RP-3,RP-5燃油的全环回流... 详细信息

为了解RP-3与RP-5燃油对某小型全环回流燃烧室高空点火性能的影响,在低温低压点火试验器上,保持燃油温度与进口空气温度相同,在-40℃,-30℃,-20℃和0℃,空气压力为44kPa,54kPa,62kPa和101kPa条件下,分别对使用RP-3,RP-5燃油的全环回流燃烧室试验件开展点火试验。结果表明:RP-3燃油在试验的低温、低压条件下可以点火成功,RP-5燃油在温度为-40℃的条件下不能点火成功;燃烧室进口空气参数相同、两种燃油均能成功点火时,RP-5燃油的燃烧室点火边界比RP-3燃油窄20%左右,且其平均着火时间比RP-3长6.8s,但从着火成功到全环周向联焰成功的间隔时间比RP-3短2.1s;随着燃烧室进口温度降低,两种燃油在相同状态下的点火边界差别逐渐扩大,燃烧室进口空气压力对点火边界的影响比空气和燃油温度的影响大。

关键词：航空发动机燃油回流燃烧室高空点火试验

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基于核主成分分析的涡轮盘结构设计优化

推进技术 2022年第2期43卷 135-141页

作者：罗丰张立章米栋钱正明中国航发湖南动力机械研究所湖南株洲412002

为解决轮盘形状优化过程中变量多且高度非线性的问题,建立了基于核主成分分析(Kernelized Principal Component Analysis,KPCA)技术的航空发动机轮盘优化方法。利用控制点形式的非均匀有理B样条(NURBS)曲线构造涡轮盘截面形状,以控制点... 详细信息

为解决轮盘形状优化过程中变量多且高度非线性的问题,建立了基于核主成分分析(Kernelized Principal Component Analysis,KPCA)技术的航空发动机轮盘优化方法。利用控制点形式的非均匀有理B样条(NURBS)曲线构造涡轮盘截面形状,以控制点的坐标作为设计变量;利用实验设计(DOE)进行采样,从中选取60个较优样本,计算核矩阵K,应用核矩阵K的特征向量计算投影向量的系数矩阵,采用投影后的变量作为新的设计变量,重构设计空间;最后,在降维后的设计空间中优化涡轮盘。结果表明:优化后轮心当量应力降低4.21%,周向应力降低0.26%,轮背径向应力降低1.58%,子午截面平均周向应力降低2.57%,圆柱截面平均径向应力降低6.51%。

关键词：涡轮盘非均匀有理B样条结构设计优化核主成分分析降维空间

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轴承共腔-双转子系统耦合振动特性研究

推进技术 2022年第2期43卷 240-249页

作者：唐振寰米栋卢愈龙伦汤勇中国航发湖南动力机械研究所湖南株洲412002

为解决某型涡轴发动机振动超标的问题,针对带有轴承共腔结构的先进民用涡轴发动机转子系统,建立轴承共腔-双转子系统非线性动力学模型,考虑滚动轴承和挤压油膜阻尼器的非线性力,实现了耦合振动的交叉频率成分仿真,揭示了轴承共腔-双转... 详细信息

为解决某型涡轴发动机振动超标的问题,针对带有轴承共腔结构的先进民用涡轴发动机转子系统,建立轴承共腔-双转子系统非线性动力学模型,考虑滚动轴承和挤压油膜阻尼器的非线性力,实现了耦合振动的交叉频率成分仿真,揭示了轴承共腔-双转子系统耦合振动的机理,并通过了模拟转子试验验证。研究了轴承共腔-双转子系统耦合振动特性及影响因素,结果表明:轴承共腔-双转子的耦合振动表现为交叉激振现象和轴心轨迹的"圆套圆";共腔结构的角向刚度对耦合振动影响较大,而径向刚度则几乎没有影响。此外,4号以及6号支承挤压油膜阻尼器的油膜厚度同样对耦合振动没有影响。通过缩短共腔结构内外安装边的轴向距离,提高了角向刚度,减弱了系统的耦合振动。模拟试验及整机试验结果表明:轴承共腔结构设计合理,转子振动特性稳定。

关键词：轴承共腔非线性振动耦合振动双转子系统耦合振动试验

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旋转滑动弧涡流器点火探索试验

航空动力学报 2023年第4期38卷 769-776页

作者：彭畅新杨浩刘逸博姜世界李元星李炜中国航发湖南动力机械研究所湖南株洲412002

基于中小发燃烧室常用的斜切孔+径向叶片式涡流器,结合滑动弧的产生位置,开展了4种方案的旋转滑动弧涡流器设计及加工,并完成了冷态放电试验及点火试验验证。放电试验结果表明:4种方案的涡流器均能在预设位置产生稳定的旋转滑动弧。三... 详细信息

基于中小发燃烧室常用的斜切孔+径向叶片式涡流器,结合滑动弧的产生位置,开展了4种方案的旋转滑动弧涡流器设计及加工,并完成了冷态放电试验及点火试验验证。放电试验结果表明:4种方案的涡流器均能在预设位置产生稳定的旋转滑动弧。三头部点火试验结果表明:方案4的点火效果最好,其最小点火油气比低于常规点火方法。方案2次之,方案3仅能在较低的参考速度下实现燃烧室的点火,方案1的点火效果最差。滑动弧当地的气流速度及油气分布对点火效果影响显著,建议滑动弧处的气流速度不超过20 m/s。

关键词：燃烧室旋转滑动弧涡流器点火油气比

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大直径小环腔燃烧室点火性能实验研究

推进技术 2023年第3期44卷 130-136页

作者：陈敏敏邬俊杨敏陈翔张险刘达兵中国航发湖南动力机械研究所湖南株洲412002

为研究大直径小环腔燃烧室常温常压下的贫油点火性能,开展了燃烧室在不同进口马赫数(0.035~0.075),点火电嘴插入深度(-0.3~2.2mm),喷嘴间距比n=1.65和3.3下的点火实验研究,获得了进口马赫数、点火电嘴插入深度和喷嘴间距比等对贫油点火... 详细信息

为研究大直径小环腔燃烧室常温常压下的贫油点火性能,开展了燃烧室在不同进口马赫数(0.035~0.075),点火电嘴插入深度(-0.3~2.2mm),喷嘴间距比n=1.65和3.3下的点火实验研究,获得了进口马赫数、点火电嘴插入深度和喷嘴间距比等对贫油点火性能的影响规律。试验结果表明:在n=1.65时,随着进口马赫数的增大,燃烧室的贫油点火油气比快速下降,贫油点火边界拓宽,而点火电嘴的插入深度对燃烧室的贫油点火性能影响很小;在进口马赫数小于0.07时,n=3.3方案的贫油点火性能显著优于1.65方案;在相同进口马赫数下,着火时间及联焰时间随着油气比的增大而缩短;燃烧室的贫油点火边界受两个因数限制,燃油雾化颗粒度SMD不大于76μm和油气比不小于0.015。大直径小环腔燃烧室的喷嘴间距比设计能够远远突破常规燃烧室的设计值范围,达到3.3。

关键词：燃烧室贫油点火性能插入深度喷嘴间距比油气比