民用大涵道比涡扇发动机风扇机匣声衬设计

为了研究民用大涵道比涡扇发动机风扇机匣声衬的降噪效果,基于Wiener-Hopf管道声传播预测方法和声阻抗模型,形成了风扇机匣声衬设计流程和方法,对某民用大涵道比涡扇发动机风扇机匣开展声衬设计研究,包括风扇前和风扇/外涵出口导流叶片(outlet guide vane, OGV)之间两段声衬的设计。首先,选择边线和飞越两个适航工况的管道可传播声模态作为降噪目标声源,以工程要求为设计边界,获得最优声阻抗和声衬结构参数;其次,在真实流道形状下,对所设计声衬在目标声源和其他频带声源的消声量进行评估。结果表明：所设计的两段风扇机匣声衬在目标声源插入损失和低阶叶片通过频率(blade passing frequency, BPF)其他声源处的消声量可观,达到声衬降噪的目的。     

航空发动机风扇机匣声衬与进气道声衬联合设计方法

对于现代的大涵道比涡扇发动机,风扇噪声是主要的噪声源。风扇机匣声衬(风扇前)与进气道声衬能显著降低风扇前传噪声。该两段声衬距离接近,所处的声场互相影响,有必要研究风扇机匣声衬(风扇前)与进气道声衬的联合设计方法。本研究首先结合国内外进展,对声衬优化设计方法、声传播计算模型、声源模型、声阻抗模型、代价函数等声衬设计的关键环节进行讨论,并选择合适的方法形成一套完备的声衬设计体系与设计工具。同时,对航空发动机风扇机匣声衬(风扇前)与进气道声衬进行联合设计,得到单自由度与双自由度声衬两套方案,证明该工具的工程可行性与有效性。最后,对两种声衬方案进行了不同方面的评估,包括BPF噪声降噪效果、宽频降噪效果等。评估表明,在该设计思路下,两方案在飞越、边线、进场前两阶BPF噪声都能得到很好的降噪效果,并且双自由度声衬能够在更宽的频率范围内显示出降噪优势。但是,如果代价函数能够进一步囊括声衬的宽频吸声效果,双自由度声衬能够更优的宽频降噪效果。     

应用于风扇后传噪声的三维降噪声衬优化设计技术

当今大型民机无一例外均采用降噪声衬来满足噪声控制要求.已有的航空发动机降噪工作主要是针对风扇前传噪声进行声衬优化设计且为二维轴对称声衬降噪设计.与风扇前传噪声相比,风扇后传噪声的准确预测是个挑战.基于抛物线近似技术和Kriging代理模型技术,提出了风扇后传噪声三维降噪声衬设计方法和流程.首先基于线化欧拉方程,推导了其...     

涡扇发动机声衬的分段式设计与声模态散射分析

文章针对涡扇发动机声衬开展分段式设计,并对声衬对声模态的散射作用进行了分析。应用有限元求解对流亥姆霍兹方程的方法求解了发动机短舱内的声传播,通过与试验以及Tester等人的数值解对比验证了所应用的数值方法及声模态解耦方法;应用梯度搜索法和遗传算法优化设计了4种声衬的声阻抗,结果表明可以通过长度较短的声衬实现多个目标声模态的降噪并达到降噪指标,轴向分段式相比均布式声衬和周向分布式声衬具有更大的降噪量;文章对还对分段式声衬的声模态散射现象进行了分析,分析了声衬对声波的模态散射。研究结果表明最优声衬产生的反射声功率要大于通过声衬传递的声功率,周向分段的声衬散射形成了更低阶声模态。建议应用轴向分段式声衬降低风扇前传噪声。     

纵、横声学支声子耦合效应的研究

本文采用中子非弹性相干散射获得GaAs单晶沿三个高对称方向传播之所有纵声支(LA)和横声支(TA)的声速,以及独立的弹性常数:C_(11)=12.20,C_(12)=5.60,C_(44)=5.86(×10~(11)dyn/cm~2)。并根据“一级空间色散”唯象理论,讨论了Td点群类晶体,[ζζ0]方向纵、横声学支声子发生耦合的现象与原由。实验与理论计算都表明,这种纵(LA)、横(TA)耦合对其声速的影响,与横、横声学支声子间耦合效应(即旋声性)比较是很不相同的,尽管他们都来自空间色敢的一级展开系数d_(ijo)纵、横耦合引起声速的劈裂是一个很难从现有实验中观察得到的二阶小量。     

轿车发动机罩外板成形毛坯尺寸的数值模拟

基于数值模拟技术,采用动态显式有限元分析软件eta/DYNAFORM,对汽车发动机罩外板的成形过程进行研究,通过建立2组共8种冲压仿真模型,针对方板及剪角板板材模型,分析了板材形状、工艺补充尺寸对发动机罩外板成形的影响,确定了合理的板材尺寸,并得出以下结论:板材形状和尺寸对发动机罩外板的成形有显著影响;当板材形状不合适时,在一定范围内调整尺寸可改善成形结果,但不能解决根本问题;剪角板更适合轿车发动机罩外板的成形,若采用方板则需要较大的板材;采用75°剪角板可获得较好的成形结果.     

发动机喷口面积对加力接通影响的试飞研究

为了研究涡扇发动机喷口面积调节对高空加力接通的影响,开展了飞行试验研究。试飞中出现在加力起动阶段点火成功后,喷口面积放大不足导致风扇后压力急剧增高,发动机主动退出加力,在加力点火成功后增加加力燃油流量时,喷口面积过度放大使得加力燃烧室压力较低而熄火。通过调整喷口控制参数,提高加力点火阶段尾喷口面积放大程度,提高了加力接通性能;通过降低在供油量增加时刻的尾喷口面积放大程度,加力燃烧室能够持续稳定燃烧。试验结果表明：对尾喷口面积控制规律的调节显著提高了发动机的加力接通能力,对于其它涡扇发动机的加力接通设计与改进具有一定的借鉴意义。     

声发射技术用于诊断发动机活塞与缸套间磨损故障的实验研究

用实验方法研究了诊断发动机磨损故障的AE(AcousticEmission)技术 ,对发动机活塞与缸套间磨损过程产生的声发射信号进行了分析。实验结果表明 ,活塞对缸套的横向撞击 (侧推力 )是产生AE信号的主要原因 ;AE信号时域和频域指标对磨损状态变化反应较敏感 (即使是在发动机的早期磨损阶段 ) ,且不同的磨损状态与其产生的AE信号有很好的对应关系 ,因此 ,AE指标可以作为评价磨损程度和诊断磨损故障的标准。该研究为发动机磨损故障诊断提供了一种新的有效方法 ,并可为往复式机械设备的磨损故障声发射诊断提供依据。     

线性荷载及均布荷载共同作用下外边界固支环板的极限荷载研究

考虑到Mises屈服条件的非线性 ,应用加权余量法分析了外边界固支环板在线性荷载与均布荷载共同作用下的极限荷载。针对线性荷载的不同分布形式 ,给出了极限荷载的计算公式 ,得到了极限荷载的数值计算结果及影响曲线 ,并与最大弯矩极限条件下的数值结果进行了对比 ,验证了其计算结果的合理性     

大涵道比涡扇发动机风扇部件边线噪声预测

随着现代民用航空发动机涵道比的不断增大,风扇噪声在发动机整机噪声中所占比重也越来越突出,因此对适航条件下的风扇噪声进行预测对发动机的降噪设计和飞机噪声适航验证工作具有重要意义。通过对涡扇发动机风扇部件噪声产生机理和影响其传播的环境因素的研究,并结合飞机起飞程序,建立了涡扇发动机风扇部件边线噪声预测模型。通过编程计算后与实测噪声进行数据对比,基于涡扇发动机风扇部件静态噪声预测值进行动态修正后的涡扇发动机风扇部件边线噪声预测模型可以较好地预测实际情况。     

引气系数变化对涡扇发动机动态性能影响的数值模拟

采用变比热法及考虑部件的容积效应建立了涡扇发动机的动态仿真模型,模拟计算引气系数改变时对发动机动态过程的影响,结果表明引气系数变化会引起发动机性能参数的变化,引气系数增大会降低风扇的喘振裕度,增大高压压气机的喘振裕度。     

航空发动机声衬结构低温结冰与振动噪声综合环境试验研究

研究航空发动机蜂窝夹层声衬结构在强噪声和低温结冰环境下的动态特性,以及温度循环、声衬几何参数对声衬结构振动特性的影响,设计了三个声衬结构试验件。应用温度循环、结冰和强噪声耦合加载方法,得到了不同温度条件、不同厚度的未注满水的声衬结构的受迫振动特性,试验结果对研究航空发动机进气道实际工作环境下的声衬结构的抗振/抗结冰性能具有重要的参考价值。     

进气总压畸变对某型涡扇发动机性能的影响

基于多扇区平行压气机理论，对采用俄罗斯的可移动扰流板畸变试验的涡扇发动机，进行了气动稳定性及性能的数值模拟，结果表明畸变使得发动机稳定工作裕度降低、推力下降、耗油率增加。     

涡扇发动机基于转速上升速率的地面起动供油规律研究

本文提出了一种涡扇发动机地面起动供油规律的设计方法。通过引入转速上升速率作为控制参数,设计转速上升速率给定控制规律,采用闭环控制适应性调整起动供油量,在很大程度上降低起动过程对供油精度的敏感度,并应用于某型航空涡扇发动机地面起动,取得了良好的验证效果。     

基于伴随方法、梯度增强Kriging方法的涡扇发动机进气道减噪高效优化方法研究

发动机进气道减噪优化设计问题中涉及大量设计变量,使用常规的Kriging模型来求解时计算量巨大且计算效率低下。为了高效设计低噪声进气道,本文首次发展了用于管道声学问题的声传播方法、伴随方法、梯度增强Kriging方法的混合方法,提出了一套基于声学伴随方法和梯度增强代理模型的高效优化设计框架。本文利用伴随方法高效求解设计变量的梯度信息,并加入Kriging代理模型中,显著提高了代理模型的精度,阐述了梯度增强Kriging方法和伴随混合方法在低噪声涡扇发动机进气道设计中的应用潜力。首先通过两个标准函数,测试了梯度增强的Kriging方法的寻优性能。最后,应用发展的混合方法进行了高达24个设计变量的典型进气道低噪声设计。结果表明,在额外的梯度信息下,混合方法可设计出满足气动性能约束的低噪声进气道,验证了设计框架的有效性和高效率。     

HMT变速器速比跟踪控制对发动机转速的调节规律研究

研究无级变速器目标速比与发动机目标转速的关系,分析等差式液压机械无级变速器的速比特性以及换段条件.提出了用试验台驱动装置模拟发动机工作特性的方法.在此基础上,应用速比跟踪系统进行了发动机工作转速的调节试验,并通过分析试验结果揭示了无级变速器速比跟踪系统对发动机转速的调节规律:当目标速比变化率较大时,发动机转速对目标转速的跟踪误差较大,反之,则较小;当实际速比大于目标速比时,发动机转速小于目标转速,反之,则发动机转速大于目标转速.