航空发动机可靠性参数体系选择和指标确定的初步探讨

介绍了可靠性指标的确定及可靠性的主要参数,基于国外军用航空发动机可靠性参数体系和指标的统计、分析,针对我国国情提出了军用航空发动机可靠性参数体系和指标确定的建议。发动机配装飞机类型的不同及一架飞机配装发动机的数量不同,对可靠性指标有不同的要求;在其它指标要求相同的条件下,高可靠性意味着低寿命、高成本。所以必须综合考虑可靠性指标与飞行安全、寿命成本间的关系。     

基于可靠性理论的厚壁压力容器开孔设计

在厚壁压力容器器壁上开孔,不但削弱了容器的强度,而且导致容器局部应力集中,成为容器破坏的重要因素之一。标准设计中考虑容器开孔补强的安全性尽管有了一系列规定,但对影响安全诸因素的随机性考虑较少。而可靠性设计把影响安全的参数作为随机变量,依据概率统计把安全性与经济性统一进行设计计算。通过实例计算与分析对比表明,可靠性设计在保证可控的故障概率下,容器的成本投资相对常规设计计算得到了进一步优化,符合工程实际的现实要求。     

薄壁压力容器开孔补强的设计计算与可靠性分析

在薄壁压力容器器壁上开孔,不但削弱了容器的材料强度,而且导致容器局部应力集中,成为容器破坏的重要因素之一。国标设计中考虑容器开孔补强的安全性尽管有了一系列规定,但对影响安全诸因素的随机性考虑较少,而可靠性设计把影响安全的参数作为随机变量,依据概率统计把安全性与经济性统一进行设计计算。通过实例计算与分析对比表明,可靠性设计在保证可控的故障概率下,容器的成本投资相对常规设计计算得到了进一步优化,符合工程实际的现实要求。     

基于计算流体力学的总静压复合探针设计及试验分析研究

针对航空发动机及燃气轮机内流场压力测试探针尺寸小、测点多、高精度、高可靠性的要求,基于CFD(Computational fluid dynamics)仿真分析手段,根据圆柱绕流的特点,对不同直径的探针进行了气动性能分析,研究其表面压力分布规律,根据CFD分析结果确定了总静压复合探针设计方案并加工了试验件,试验件的风洞校准试验分析结果表明：在来流无偏角的情况下,Ma0.2到Ma0.6的范围内,Φ10 mm探针静压孔角度在±50o时、Φ12 mm探针静压孔角度在±47.5o时、Φ14 mm探针静压孔角度在±45o时,测量误差在±1%以内,可满足一般试验的精度要求。另外,在满足探针±1%的测量误差的前提下,Φ10 mm探针静压测量不敏感角在马赫数0.2～0.5范围内,可达到±18o;在马赫数0.6时,能达到±15o。Φ12 mm和Φ14 mm探针静压测量不敏感角在马赫数0.2～0.4范围内,可达到±18o;在马赫数0.5时,能达到±12o;在马赫数0.6时,可达到±3o。探针的总压测量误差在马赫数0.2～0.6、±15o的偏转角度范围内可达到±0.3%的发动机测试要求。     

航空发动机轴承游隙对发动机振动的影响分析

为了研究航空发动机轴承游隙值与航空发动机振动之间的关系,分析了航空发动机轴承游隙值对发动机振动峰值的影响,结果表明,控制航空发动机轴承游隙在0.065 mm以下,发动机振动峰值合格率较高,控制航空发动机轴承游隙在0.06 mm以下,发动机振动峰值优秀率较高.分析了航空发动机轴承游隙值对振动变化的影响,结果表明,控制航空发动机轴承游隙在0.065 mm以下,尽量避开航空发动机轴承游隙值在0.051～0.055 mm,发动机振动合格率、优秀率较高.为航空发动机振动故障的排除提供有力的保障.     

湍流射流点火预燃室射流孔对甲醇发动机性能及排放影响的研究

基于一台四冲程单缸发动机开展预燃室结构和射流孔直径对湍流射流点火(turbulentjetignition,TJI)甲醇发动机性能和燃烧特性的影响研究．试验采用直单孔和斜三孔两种类型预燃室射流孔，根据预燃室是否喷射甲醇，预燃室可分为主动式预燃室和被动式预燃室．结果表明，预燃室射流孔直径过大会使射流强度减弱，进而导致主燃烧室燃烧速率降低，不利于稀薄工况下的稳定燃烧；预燃室射流孔过小则会导致节流损失和淬息作用增强，造成稀薄工况缸内燃烧恶化，且污染物排放增加．稀燃工况下，对于直单孔预燃室，4 mm直单孔预燃室性能表现较好，可产生较强的射流，拓宽发动机稀燃极限、提升燃烧稳定性，同时降低指示油耗率，减少污染物排放．预燃室结构不同时，斜三孔预燃室可产生与活塞表面平行的射流火焰，TJI甲醇发动机获得更好的动力性与燃油经济性，且污染物生成较少；同时，斜三孔预燃室可在主燃烧室产生多股射流，提供分布更加广泛的点火源，促进缸内快速燃烧，有效提升稀燃工况下的燃烧稳定性．不同发动机负荷下，斜三孔预燃室的使用可使发动机获得更好的燃烧和排放性能；TJI甲醇发动机具有较好的经济性和燃烧稳定性，同时，缸内燃烧速率更高，...     

燃烧与供油系统参数对二甲醚发动机热效率的影响

采用一部分二甲醚(DME)燃料在发动机进气管与空气预先混合形成均质混合气进入气缸,另一部分DME在压缩行程末期利用压燃式发动机的燃油喷射装置喷入燃烧室实现部分预混充量压缩着火与燃料直接喷射(PCCI-DI)燃烧,开展了燃烧与供油系统参数对DME PCCI-DI发动机热效率影响的试验研究.结果表明:在DME进气引导量为每循环31.6 mg的条件下,采用5孔、φ0.32 mm的喷油嘴,16 MPa的启喷压力,较低的涡流比和推迟喷油,可改善TY1100 DME PCCI-DI发动机的热效率,使发动机在较宽广的转速和负荷范围内稳定运转.     

车辆发动机进气系统的声学稳健性设计

针对车辆发动机进气系统声学可靠性有时随着声学稳健性的提高而降低的情况,研究了基于声学可靠性的车辆发动机进气系统的声学稳健性设计方法.将管道声学理论、可靠性设计理论和稳健性设计理论相结合,以车辆发动机进气系统声学可靠性分析为前提,进行了车辆发动机进气系统声学稳健性优化.通过基于声学可靠性的车辆发动机进气系统的声学稳健性设...     

JS125-12A摩托车二次空气喷射系统的仿真

为了提高二次空气喷射系统的补气效果,建立了摩托车发动机模型,应用内燃机性能分析软件AVL BOOST,对JS125-12A型摩托车发动机进行性能计算,并与试验值进行了对比分析.在此基础上,建立二次空气喷射系统模型,并对包括补气孔位置、补气管直径、补气角度以及补气阀簧片刚度等二次空气喷射系统的主要设计参数进行性能预测和优化.结果显示,二次空气喷射点与排气口的距离为30 mm,补气管直径为8 mm,补气角度选择30°～60°,簧片刚度在100～500 N/m之间取值时,二次空气喷射系统与发动机有最佳匹配.     

基于ANSYS的压力容器开孔补强结构可靠性分析与优化设计

在压力容器上开孔,不仅削弱了材料的强度,而且会导致开孔部位局部应力集中,降低压力容器的承载能力,严重影响压力容器的安全性。国标中对压力容器开孔补强设计虽然有一系列规定,但对影响结构安全性诸因素的随机性考虑较少。采用ANSYS有限元软件可靠性分析及优化设计功能相结合的方法,对压力容器开孔补强结构进行可靠性分析并获得应力敏感因素,从而进行相应优化设计。结果表明这种设计方法切实可行。     

民用航空发动机可靠性设计指标计算方法

针对民航发动机在早期设计阶段可靠性数据缺少,可靠性指标难以确定的问题,为克服现有可靠性计算模型的不足,从外国先进民航飞机以及发动机的性能参数与可靠性参数之间存在的相关性出发,通过适用性分析得出最佳的性能参数组合,对主要的可靠性参数,空中停车率(IFSD)、正点率(DR)、返修率(SVR)进行回归分析,修正影响因素,最终得到相应的理论模型,并带入到实际运营机队中进行检验,以验证方法的有效性。结果表明该方法在概念设计阶段能够准确估算出可靠性指标,可以用于指导发动机的可靠性设计。     

高能固体火箭发动机冲击燃烧特性研究

为研究高能固体火箭发动机冲击燃烧特性,采用火箭撬平台作为加载装置对高能发动机施加冲击载荷,通过调节火箭撬速度获得不同速度下高能发动机的宏观反应特性;采用热力耦合计算模型对试验过程进行仿真,仿真中考虑推进剂在应力作用下温升引起的自热反应热源,通过计算发动机撞击靶板过程中推进剂内温度变化情况,分析推进剂反应的剧烈程度,判断发动机的反应特性,获得发动机的反应机理. 研究表明高能发动机以不低于100 m/s速度撞击靶板推进剂均会发生点火,点火位置位于发动机内孔;随着撞击速度的增加,点火延迟时间减小.     

军用航空发动机可靠性和寿命管理

以西方军用航空发动机可靠性和寿命管理为蓝本，阐述了可靠性和寿命管理的基本要素，并结合我国航空发动机可靠性和寿命管理的现状，讨论了我国航空发动机可靠性和寿命管理工作存在的差距和误区，指出了我国航空发动机可靠性寿命管理工作落后的根源在于管理观念落后、管理体制不健全、基础工作薄弱、标准不完善。参照西方国家的管理理念，构建和完善我国航空发动机可靠性和寿命管理是必要的，但完全照搬西方标准并不可取。正确做法是结合我国的现状，走出一条合乎国情的道路。     

某发动机外部管路振动应力测试研究

发动机外部管路的工作可靠性一直倍受关注。为检测某改型导管在发动机工作状态时的动应力是否满足发动机的可靠性,我们对原型导管及三种改型导管分别进行振动应力测试试验,为研究发动机导管断裂故障提供重要数据。     

基于模糊故障树的燃料电池发动机氢安全

针对燃料电池发动机的安全可靠性,分析了氢安全和电安全的基本要求及其影响因素,重点从氢安全角度建立了以氢气泄露为顶事件的故障树模型.考虑到底事件和中间事件发生故障概率的模糊性和不确定性,将模糊数学和故障树分析法相结合,对底事件的故障概率进行模糊化并计算了顶事件发生的模糊概率;然后,采用模糊数中值法进行了各底事件的模糊重要度分析,找出了燃料电池发动机安全性的薄弱环节并提出了相关整改措施.研究结果表明,该方法较之传统故障树分析法实用、有效,对提高燃料电池发动机的可靠性与安全性设计具有指导作用.     

节理岩体双孔抽水渗流研究

为了研究工程中在节理岩体内双孔抽水的渗流问题,考虑不同状况条件对抽水效果的影响,通过应用UDEc建立双孔抽水离散元模型进行数值模拟,对比分析不同双孔排布、不同抽水速率对孔隙压力和流动状态变化的影响。表明抽水速率界定孔隙压力平均趋近速率:抽水孔间距影响流速;抽水孔间距和抽水速率的变化改变水漏斗半径:需要合理安排孔距。数值模拟结果与工程实际吻合,证实其可靠性。     

钢管混凝土组合柱节点开孔的设计与优化

在合理考虑钢管与混凝土之间的相互作用和选用正确的材料本构关系的基础上,采用有限元建立钢管混凝土组合柱-钢筋混凝土梁框架节点,并与现有的相关试验数据进行对比,有限元分析结果与试验结果基本吻合。针对节点处开孔大小、数量和加强措施用ABAQUS分别建立10组模型,研究其承载力大小、应力云图、钢材破坏情况等,通过比较得出最优开孔方式和加强措施。结果表明:钢管混凝土组合柱-钢筋混凝土梁节点处开孔600 mm×900 mm后承载力降低,周围应力增大,增加框架梁约束后组合柱承载力有较大程度的恢复,并且在开孔附近加上横竖加劲板后承载力及开孔附近的应力都得到有效提升。     

一类传感器故障的主动容错控制

目的为提高航空涡扇发动机数控系统可靠性。方法以某型涡扇发动机为对象,利用小偏离方法建立发动机建模,以传感器输出误差最小为性能指标函数,采用控制律重构方法设计主动容错控制器,使发动机控制系统在传感器故障情况下依然能维持发动机稳定工作。结果得到在飞行包线设计点发动机线性模型和主动容错控制器。结论该方法在发动机稳态工作点可有效地实现容错控制,提高航空发动机数控系统的可靠性,且控制精度高,实时性好。     

某型航空发动机可靠性提高途径研究

以某型航空发动机为研究对象，针对卡型直升机逐渐增多的海上训练任务对发动机可靠性提出的更高要求，以及部队反应的发动机功率不足和振动值偏大等问题，通过对某型发动机的使用可靠性与维修性进行深入研究，并结合飞行安全及补给、维护等特点，深入研究某型航空发动机的可靠性及提高途径.     

发动机装配线人工工位的人因时变可靠性建模

为了描述发动机装配线的人工工位随工作日及作业次数变化的人因可靠性,提出一种考虑最短认知过程、认知疲劳及最短生理操作过程的人因时变可靠性模型.基于学习遗忘与疲劳恢复理论,考虑最短认知过程和认知疲劳给出认知时间的表达方式,结合最短生理操作过程对作业时间进行描述,求得疲劳失误率,依据节拍及HCR(human cognitive reliability)方法确定认知失误率.通过计算由认知及疲劳引起的时间变化量得到失误权重,构建人工工位的人因时变可靠性模型.以实例验证了模型的有效性,为实际生产中的人因可靠性计算及产能预测提供依据.