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太阳能无人机桨发匹配设计及效率提升

工程设计学报 2024年

作者：钟文义梁世哲张斌唐鹏刘可娜航空工业成都飞机工业(集团)有限责任公司

电推进系统桨发匹配设计是太阳能无人机实现长航时飞行不可忽略的环节。根据某型太阳能无人机全剖面动力需求，分别采用“功率损失法”和“单点方法”开展了推进系统电机、螺旋桨总体参数匹配设计，并通过地面静态试验对推进系统拉力、... 详细信息

电推进系统桨发匹配设计是太阳能无人机实现长航时飞行不可忽略的环节。根据某型太阳能无人机全剖面动力需求，分别采用“功率损失法”和“单点方法”开展了推进系统电机、螺旋桨总体参数匹配设计，并通过地面静态试验对推进系统拉力、功率特性予以验证。同时，在既定电机选型基础上，基于神经网络法建立代理模型开展了桨发匹配效率提升工作。试验结果表明，测试拉力与计算拉力符合性一致，所采用的电动机、螺旋桨总体参数设计方法具有较好精度。以5°仰角爬升剖面为例，经代理模型优化匹配后得到的新螺旋桨效率提升约10%，节能效果显著。相关模型可为飞机方案设计及后期工程使用阶段的匹配优化设计、提升飞机动力特性及经济性提供有力工具。

关键词：太阳能无人机电推进系统桨发匹配代理模型效率提升试验研究

SiC_(f)/SiC复合材料激光烧蚀辅助铣削材料去除机理与加工表面质量评价

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机械工程学报 2024年第9期60卷 206-217页

作者：李晗章程陈杰安庆龙陈明上海交通大学机械与动力工程学院上海200240 航空工业成都飞机工业(集团)有限责任公司成都610091

现代航空部件对材料的耐高温性、高强度和轻量化提出了更高要求。SiC_(f)/SiC复合材料具有优异的综合性能,但其高脆性和各向异性使其高性能制造面临挑战。通过激光烧蚀预实验,掌握了Si C_(f)/Si C复合材料激光烧蚀产物的物相组成和烧蚀... 详细信息

现代航空部件对材料的耐高温性、高强度和轻量化提出了更高要求。SiC_(f)/SiC复合材料具有优异的综合性能,但其高脆性和各向异性使其高性能制造面临挑战。通过激光烧蚀预实验,掌握了Si C_(f)/Si C复合材料激光烧蚀产物的物相组成和烧蚀机理,探究了激光参数对烧蚀性质的影响规律。通过常规铣削和激光烧蚀辅助铣削的对比实验,分析了常规铣削、部分烧蚀-铣削和完全烧蚀-铣削三种不同加工策略的材料去除机理,探究了烧蚀层占比对加工表面质量的影响规律。研究表明:激光烧蚀产物主要由3C-SiC和非晶态SiO_(2)组成。常规铣削加工中,纤维发生宏观脆性断裂,已加工表面存在多处裂纹、凹坑等加工缺陷。部分烧蚀-铣削中,纤维断裂以微观脆性断裂为主,少部分位置发生了纤维拔出和宏观脆性断裂。完全烧蚀-铣削加工中,纤维发生了微观脆性断裂,基体发生鳞状破碎。激光烧蚀辅助铣削加工质量优于常规铣削,部分烧蚀-铣削和完全烧蚀-铣削的表面粗糙度基本相同。低烧蚀层占比和高烧蚀层占比下进行铣削加工切削力差距较小。低烧蚀层占比的铣削加工中,纤维以微观-宏观脆性断裂为主;高烧蚀层占比的铣削加工中,大部分纤维发生了微观脆性断裂。综上所述,部分烧蚀-铣削和低烧蚀层占比是较优的加工方案。

关键词： SiC_(f)/SiC复合材料激光辅助铣削材料去除机理加工质量

环境温度对二维编织SiC/SiC复合材料拉伸性能的影响研究

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推进技术 2024年第1期45卷 212-218页

作者：杜金康于国强庞洋龙张华军梁小强高希光宋迎东南京航空航天大学能源与动力学院航空发动机热环境与热结构工业和信息化部重点实验室江苏南京210016 中国航发四川燃气涡轮研究院四川成都610500 空军装备部驻成都地区第二军事代表室四川成都610500 中国航空工业集团公司金城南京机电液压工程研究中心江苏南京211106 南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室江苏南京210016

为了研究环境温度对陶瓷基复合材料拉伸性能的影响,在室温和800℃,1000℃,1200℃惰性气体保护环境下开展了二维编织SiC/SiC复合材料的拉伸试验。采用数字图像相关技术采集了高温环境下试件的变形数据。通过光学显微镜和扫描电子显微镜... 详细信息

为了研究环境温度对陶瓷基复合材料拉伸性能的影响,在室温和800℃,1000℃,1200℃惰性气体保护环境下开展了二维编织SiC/SiC复合材料的拉伸试验。采用数字图像相关技术采集了高温环境下试件的变形数据。通过光学显微镜和扫描电子显微镜拍摄了试件的断口形貌。结果表明:800~1200℃内,二维编织SiC/SiC复合材料的拉伸应力-应变响应同样具有明显的双线性特征,初始线性段的弹性模量与室温测试结果相近,高温环境下第二线性段弹性模量低于室温环境;800~1200℃惰性气体环境下材料拉伸强度较室温环境低20%左右;温度主要影响材料中纤维与基体的结合状态和SiC纤维的强度。一方面,温度越高断口纤维拔出情况越严重;另一方面,温度越高SiC纤维强度越低,二维编织SiC/SiC复合材料强度也有所下降。

关键词：航空发动机陶瓷基复合材料二维编织SiC/SiC复合材料拉伸性能断口形貌

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压气机叶片加工误差离散性控制研究进展综述

机械科学与技术 2024年第7期43卷 1101-1119页

作者：何智伟李瑞宇李湉罗明西北工业大学机电学院航空发动机高性能制造工业和信息化部重点实验室西安710072 西安交通大学航天航空学院西安710049 中国航发航空科技股份有限公司成都600503

航空发动机压气机整体叶盘通常设计为旋转周期对称结构。然而,实际加工中同一级整体叶盘上不同叶片之间以及单个叶片自身存在的加工误差离散性会对流场参数产生不利影响。因此,提高整体叶盘叶片加工误差一致性成为普遍关注的难题。综述... 详细信息

航空发动机压气机整体叶盘通常设计为旋转周期对称结构。然而,实际加工中同一级整体叶盘上不同叶片之间以及单个叶片自身存在的加工误差离散性会对流场参数产生不利影响。因此,提高整体叶盘叶片加工误差一致性成为普遍关注的难题。综述了近年来针对同级叶盘不同叶片加工误差离散性对气动性能影响规律的相关研究,以及加工过程强时变特性下误差离散度控制的相关成果。就误差离散性现象及产生原因、对性能影响规律及加工误差离散度控制方法这3个方面展开论述。最后展望了未来误差离散度加工控制方法发展趋势,为未来相关研究工作提供参考。

关键词：整体叶盘加工误差气动性能离散性离散度控制

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航空发动机燃烧室机匣烧穿火焰特性试验研究

清华大学学报（自然科学版） 2024年第6期64卷 984-991页

作者：徐翔陈龙李松阳万羽翼中国民用航空局第二研究所审定中心成都610207 中国航发商用航空发动机有限责任公司先进技术部上海200241 中国民用航空局航油航化产品适航与绿色发展重点实验室成都610207 中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室合肥230026

为研究航空发动机燃烧室机匣发生烧穿时射流火焰的温度、热流密度分布,建立机匣烧穿试验系统,采用单一变量法,研究了喷嘴孔径、油气质量比、外侧空气流速、燃烧室内部压力对射流火焰在轴向上的温度、热流密度分布的影响。结果表明:射流... 详细信息

为研究航空发动机燃烧室机匣发生烧穿时射流火焰的温度、热流密度分布,建立机匣烧穿试验系统,采用单一变量法,研究了喷嘴孔径、油气质量比、外侧空气流速、燃烧室内部压力对射流火焰在轴向上的温度、热流密度分布的影响。结果表明:射流火焰在轴向上的热流密度衰减迅速,在127~254 mm内,热流密度衰减最多,可达81%;喷嘴孔径对于火焰形态、温度、热流密度影响最大;燃烧室内部压力对火焰温度影响可达675℃/MPa;外侧空气流速主要影响火焰轴向254~508 mm区间温度分布;油气质量比对火焰轴向温度影响达18.6%。航空发动机设计时应当考虑在燃烧室机匣薄弱点法线方向外侧254 mm范围内设置挡火板,以防止可能出现的机匣烧穿带来的危害。

关键词：机匣烧穿射流火温度热流密度火焰

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小直径棒材超声波探伤方法的讨论

无损检测 1989年第1期11卷 1-4页

作者：乔兴兰航空工业部成都发动机公司

本文着重就骑马式探头对直径为16～40mm 的变形合金棒材进行超声波探伤的原理、波型分布情况进行分析,并对确定探伤条件及缺陷的定位、定量方面作了经验介绍。

关键词：棒材超声波探伤叶片飞机发动机

多分量同步提取变换驱动的无键相状态下中介轴承故障诊断

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机械工程学报 2024年第16期 83-97页

作者：杨阳胡明辉江志农卢子元北京化工大学发动机健康监控及网络化教育部重点实验室北京化工大学高端机械装备健康监控与自愈化北京市重点实验室成都航利(集团)实业有限公司

中介轴承是航空发动机的易发故障部位，在弹性支承、薄壁机匣等复杂结构影响下，机匣测得振动信号中的中介轴承故障特征极其微弱，并且因设备长期处于频繁变工况状态，缺少与振动信号完全同步、精确的高低压转速信号作为参考，振动信号... 详细信息

中介轴承是航空发动机的易发故障部位，在弹性支承、薄壁机匣等复杂结构影响下，机匣测得振动信号中的中介轴承故障特征极其微弱，并且因设备长期处于频繁变工况状态，缺少与振动信号完全同步、精确的高低压转速信号作为参考，振动信号的非线性时变特征同样对中介轴承故障诊断干扰严重。针对上述问题，提出一种多分量同步提取变换驱动的无键相状态下中介轴承故障诊断方法，首先利用同步提取变换(Synchroextracting transform,SET)剔除时频图中的冗余时频能量，在同组低信噪比振动信号中提取出中介轴承的内外圈多分量转频成分；再对原始振动信号进行最小熵解卷积(Minimum entropy deconvolution,MED)和信息图来增强受传递路径和环境影响的微弱故障特征，MED在突出故障脉冲的同时优化了信息图中的谱负熵结果，最优共振解调频带选择也更为准确；最后以提取转频结果的差值作为故障增强后信号转差域的基准进行阶次跟踪并进行包络分析。仿真与试验分析结果表明，该方法可在无转速计测量下有效提取出中介轴承的故障特征阶次，实现对中介轴承的故障诊断，并且较典型信号处理方法具有明显优势。

关键词：中介轴承变工况同步提取变换最小熵解卷积信息图

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基于条纹投影轮廓术的航空高光零件三维测量技术

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航空制造技术 2024年第6期67卷 48-54页

作者：申皓陈洪宇王淇杨林志赵慧洁姜宏志航空工业成都飞机工业(集团)有限责任公司成都610092 北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院北京100191 北京航空航天大学青岛研究院青岛266101 北京航空航天大学人工智能研究院北京100191

针对航空工业零件高光表面结构光三维测量中强反光和多次反光问题,提出了基于高动态多步相移和单像素成像相结合的三维测量技术,有效地解决了测量复杂反光表面时的点云缺失和精度下降问题。对标准量块进行三维测量和精度评价,基于高动... 详细信息

针对航空工业零件高光表面结构光三维测量中强反光和多次反光问题,提出了基于高动态多步相移和单像素成像相结合的三维测量技术,有效地解决了测量复杂反光表面时的点云缺失和精度下降问题。对标准量块进行三维测量和精度评价,基于高动态多步相移的三维测量技术拟合均方根误差为0.0066 mm,基于单像素成像的三维测量技术拟合均方根误差为0.0046 mm。以台阶标准器作为测量目标,开展绝对尺寸测量精度验证试验,绝对偏差不大于0.007 mm。分别对金属表面结构件(如航空发动机叶轮、涡轮叶片)和碳纤维结构件进行测量试验。试验结果表明,三维测量结果基本无点云缺失,强反光和多次反光区域均获取了完整的点云数据,实现了航空工业高光零件的精密三维测量。

关键词：三维测量高光零件强反光多次反光光栅投影

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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