某涡轴发动机环境结冰试验设备调试研究

GJB242规定发动机应在三种大气条件下进行环境结冰试验,采用结冰条件模拟设备可以模拟出合适的结冰气象条件。本文详细介绍了某涡轴发动机模拟环境结冰试验设备的组成和功能,并对试验设备进行了调试。在多种环境温度下调节供水压力和供气压力测量水雾参数,从而得到试验需要的液态水含量和平均水滴直径,同时采用格栅验证水雾均匀性,调试结果表明该设备可以满足发动机模拟环境结冰试验要求,具有一定的工程实用价值。     

模拟深海高压舱试验系统设计方案

该系统设计开发了一套模拟深海高压试验环境系统,可模拟水下2000m压力环境,并可对试验设备进行高压循环测试;设计的高压试验舱结构简单,安装空间大,开启方便,密封采用独特设计,特殊材料,安全系数高;被试件安装方便,打压通道设计巧妙,试验过程采用远程操作,无死角监视。将对我国在深海海洋设备的开发提供有力的厂内试验数据支撑,对设备改型改进的测试,创建了一套可以完全模拟海底不同水深环境的可视化试验系统。     

结冰风洞高度模拟能力评估

飞机结冰是飞行实践中广泛存在的一种现象,也是造成飞行安全事故的主要隐患之一.结冰风洞是开展飞机结冰研究的重要设备,通过在结冰风洞内制造结冰气象条件,对真实结冰现象进行模拟.本文针对飞机结冰主要发生在从地面到7 000 m高度的大气环境之内这一客观情况,对设计中的某型结冰风洞是否能够在地面模拟高空低压环境下的结冰问题进行了研究,以决定该风洞是否需配置调压设备.采用结冰试验相似准则对该风洞的高度模拟能力进行了评估,考查了温度、水滴直径、液态水含量及速度等参数的设计指标是否满足模拟高空结冰的试验要求.研究发现.试验模型缩比是限制结冰风洞模拟水滴直径和液态水含量能力的主要因素,高度的增加不会导致对水滴直径和液态水含量的模拟超过风洞的设计能力;只要采用不小于0.1的模型缩比进行试验,即使不增加调压设备,以现有的温度、水滴直径、液态水含量以及速度等参数的设计指标,该风洞也具备了模拟7 000m膏度飞机结冰的能力.     

涡扇发动机装机条件雨天环境使用能力试验验证技术

为系统验证国产小涵道比涡扇发动机雨天环境下使用能力,以装机条件下该型动力装置为研究对象,采用装机条件下发动机吞水试验、模拟雨天滑跑溅水试验以及雨中适应性试飞3项试验研究了该动力装置雨天环境使用能力。经试验发现,发动机在装机吞水条件下发生喘振,在溅水试验和雨中适应性试飞过程中工作正常。试验结果表明,所设计的发动机雨天环境验证技术可以有效识别该型发动机吞水后喘振故障,系统验证发动机雨天环境使用能力。     

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。     

高空羽流试验系统和压力场的测量

为研究空间发动机羽流对卫星的影响,建立针对太阳反光镜、光学仪表和低温红外传感器等重要载荷的羽流污染预报数据库,开发了一套羽流试验系统并进行了试验研究.试验台主要包括:空间环境模拟系统;电热气体模拟发动机;稳压气源;测量系统及其温控.采用计算流体动力学(CFD)和直接模拟Monte Carlo(DSMC)相结合的方法完成了羽流场的数值模拟,计算结果为试验参数的选择提供了重要依据.试验系统满足在mPa量级的真空压力和(93±5)K的背景温度下的稳定运行和精确测量.完成了国内首次在模拟100 km高空条件下,羽流场关键参数——压力场的测量.     

飞机发动机结冰研究进展

针对飞机发动机防／除冰技术的进展,分析了美国AEDC和意大利CIRA冰风洞的发动机结冰试验概况,综述了我国冰风洞建设及结冰试验的现状;对冰风洞试验的重要参数液态水含量(LWC)和液滴粒径(MVD)的测量研究进行了探讨;从流场计算、水滴撞击特性计算、模型表面能量平衡计算、冰形计算4个方面总结了结冰模拟方法的进展,并比较了不同方法的优缺点。最后针对当前的研究现状,提出了发动机结冰研究进一步的发展趋势。     

环境结冰试验中液态水滴传热特性

航空发动机环境结冰试验时,使用二元喷嘴将纯水雾化成液态水滴,液态水滴喷出后与发动机进气发生传热过程,到达发动机进口前需达到过冷状态,从而在发动机进口处结冰。研究了液态水滴与主气流间传热过程,建立了液态水滴运动方程和传热方程,编制了液态水滴传热特性分析软件,并研究了不同参数对液态水滴过冷位移的影响,计算了军用和民用航空发动机环境结冰试验时的最短喷雾距离。结果表明:液态水过冷位移与液态水滴直径的平方以及气流速度基本呈线性关系;在1.6 m喷雾距离下,液态水滴能达到过冷状态,且和气流两相温差不超过2℃。     

航空发动机风扇地面慢车关键结冰温度分析

根据《航空发动机适航规定》中第33.68条"进气系统结冰"的要求,发动机需在地面慢车状态下进行结冰试验验证,并应在-9~-1℃的环境温度范围内选择结冰最严重的温度点作为试验温度。风扇是发动机首当其冲的结冰部件。为确定某型发动机风扇在该温度范围内的关键温度点,基于Messinger结冰热力学模型,利用FENSAP-ICE软件对风扇进行了结冰计算。通过结冰质量的比较分析,获得了风扇的关键结冰温度点。计算结果显示,风扇结冰质量随环境温度呈两个阶段的变化趋势:在-9~-6℃范围内,结冰质量不随温度变化,单个叶片保持在0.29 kg;在-6~-1℃范围内,结冰质量随温度升高呈二次曲线的下降趋势。因此从结冰质量的角度来看,风扇在地面慢车状态下的关键结冰温度为-9~-6℃。     

风力机超声导波结冰探测方法的数值和试验研究

以结冰后的平面铝板为研究对象,开展导波结冰探测方法的数值和试验研究.采用两个压电元件粘贴于铝板表面,一个作为发生器,另一个作为接收器,并与铝板和冰层耦合,建立分析模型,采用数值模拟方法计算发生器激发出的导波在结冰平面铝板中的传播特性,分析导波的特征参数在不同频率条件下对冰层的敏感度,并建立结冰几何参数与导波传播特性之间的规律性关系.建立导波结冰探测试验平台,在不同的结冰长度和结冰厚度条件下监测导波信号在铝板中的传播规律,并与其在干净铝板中的传播特性进行对比,分析结冰参数对导波传播波形推移时间和峰值的影响规律,验证数值方法的正确性.计算和试验结果表明,导波在结冰的铝板中传播时,波包到达时间会随着结冰厚度的增加而发生推迟,且波包峰值随着结冰厚度的增加呈衰减趋势;而波包到达时间随着结冰长度的增加发生延迟,但峰值不会随之改变.     

无润滑往复式压缩机活塞环和导向环磨损特性及监测系统

1 试验设备和试验材料 1.1 试验设备 为准确测量滑动材料的磨损特性,试验应该在与实际工作条件即承载压力、温度、滑动速度和环境气体相同的情况下进行。为此而开发的通用磨损试验机,配有内瓶和外瓶(真空)。磨     

SLD碰撞-结冰收集率分布经验模型

目前的民机结冰适航规范中,大粒径过冷水滴(supercooled large droplet, SLD)结冰环境尚未得到规定,准确预测飞机在SLD条件下的积冰对完善适航规范有重要意义。考虑SLD碰撞-结冰过程中的扩散及流动效应,通过对单个SLD碰撞金属铝表面的实验,研究SLD的碰撞－结冰过程,提出了一个考虑结冰环境及SLD特征因子的结冰收集率经验模型(collection efficiency distribution, CED),并将该模型应用于二维翼型积冰模拟中,分析SLD条件下的积冰特征。在SLD条件下,考虑了CED模型的翼型积冰模拟相比之前的模拟有了较大改进。     

大粒径过冷水滴碰撞-结冰收集率分布经验模型

目前的民机结冰适航规范中,大粒径过冷水滴(supercooled large droplet,SLD)结冰环境尚未得到规定,准确预测飞机在SLD条件下的积冰对完善适航规范有重要意义。考虑SLD碰撞-结冰过程中的扩散及流动效应,通过对单个SLD碰撞金属铝表面的实验,研究SLD的碰撞-结冰过程,提出了一个考虑结冰环境及SLD特征因子的结冰收集率经验模型(collection efficiency distribution,CED);并将该模型应用于二维翼型积冰模拟中,分析SLD条件下的积冰特征。在SLD条件下,考虑了CED模型的翼型积冰模拟相比之前的模拟有了较大改进。     

基于曲面重构的飞机三维结冰数值模拟计算

在飞机结冰数值模拟中,采用多时间步长法可以准确模拟实际结冰情况。首先给出了三维结冰数值模拟方法,通过求解N-S方程计算空气流场、采用欧拉法计算水滴轨迹、求解质量和能量守恒方程计算结冰增长。对结冰后的结果数据进行重组,建立新的拓扑关系,采用非均匀双三次B样条曲面重构算法重构冰形曲面,得到几何模型,实现飞机三维结冰的多时间步长数值模拟。比较了单时间步长和多时间步长的计算结果;并与冰风洞试验数据及LEWICE预测数据进行对比,分析了不同时间步长对结冰外形的影响,得到了表面水收集系数随着时间的变化规律。结果表明,随着时间步长的不断缩小,水收集系数在机翼上表面不断增加,影响冰形的增长。时间步长越小,计算结果越接近试验数据,验证了曲面重构算法的正确性,说明多时间步长在结冰数值模拟方法中的优越性。     

风扇叶片结冰对航空发动机不平衡响应影响研究

航空发动机风扇叶片结冰对转子不平衡具有显著的影响;并导致发动机推力的损失。针对风扇叶片结冰对转子不平衡的影响问题,采用结冰软件详细分析了商用航空发动机风扇叶片结冰情况。基于隐式动力学模型研究了风扇叶片结冰引起的整机转子不平衡。通过整机有限元模型研究了风扇叶片结冰对不同支撑轴承载荷和位移的影响;进一步研究了不平衡条件下转子和静子的间隙。研究结果表明风扇叶片结冰质量的最大工况为地面慢车状态,对一号轴承和二号轴承有一定的影响。提出的分析方法可以为风扇叶片防冰设计和验证提供指导。     

基于某型机结冰喷水系统的喷雾试验研究

某型机结冰喷水系统进行模拟飞机部件表面结冰的喷雾试验,首先对喷雾试验设计输入进行验证,得出供水压力、供气压力分别与供水流量、供气流量的关系,进而验证其与雾滴直径、含水量间的关系。最后,通过试验验证喷雾颗粒的均匀性。试验为后续飞行试验结冰喷雾试验提供了依据。     

吸气式高超声速技术研究进展

系统总结了中国空气动力研究与发展中心在吸气式高超声速技术研究方面取得的主要进展,包括:试验设备、超燃冲压发动机、数值模拟以及机体/推进一体化飞行器。CARDC经过十多年的努力,建成和改造了三种类型的高焓设备:脉冲式燃烧加热风洞、连续式燃烧加热风洞和电弧风洞。开展了多种尺度的超燃冲压发动机的直连式和自由射流式试验,获得了发动机的基本性能及其随油气比、喷孔位置等的变化规律。通过连续式和脉冲式风洞试验结果对比,表明工作时间大于100 ms的脉冲式燃烧设备是开展发动机基本性能研究的经济、高效试验手段。成功研制了三维大规模并行数值模拟软件平台AHL3D并广泛应用于发动机研究。在Φ0.6 m风洞中,完成了1.5 m带动力飞行器试验,获得了发动机工作和不工作状态下的飞行器推阻及升力特性。同时提出了地面试验、CFD和飞行试验三者综合研究分析的重要性。     

结冰风洞绝热系统设计与实现

结冰风洞是研究飞行器表面结冰机理和防除冰方法的试验设备。典型的结冰风洞采用风扇或压缩机驱动的连续式风洞结构;并且一般设计有洞体绝热系统。绝热系统对结冰风洞性能、运行经济性等方面具有重要影响。通过总结某结冰风洞绝热系统的研制和使用经验,着重分析了结冰风洞绝热系统的传热计算方法和结构设计方案;并且通过实验研究对绝热系统的性能进行了验证。     

飞机防冰系统设计中气象条件模拟及参数测量方法

 飞机结冰的气象条件是防冰系统设计的重要依据。在综述国内外飞机结冰的气象条件及标准、气象参数地面模拟设备及模拟方法的基础上,针对中国气候特点及不同飞机类型,分析了防冰系统设计中气象条件的选取原则,给出了某型运输机、直升机、战斗机的典型试验条件。结合国内现有冰风洞的设计及试验经验,阐述了冰风洞气象条件的模拟方法:以闭环控制的制冷系统实现低温环境,以风扇动力系统模拟产生高速气流,以喷雾系统产生人工云,并通过调节喷雾水压、喷雾气压以及喷嘴开启个数实现对液态水含量和云雾粒子直径的控制;探讨了液态水含量、云雾粒子直径以及云雾均匀性等气象参数的测量方法。     

三维机翼结冰外形生成及流场分析

研究了各种结冰条件对民用飞机机翼冰型的影响因素,通过确定结冰区域,计算水收集系数,对翼型在特定条件下的结冰冰型进行了模拟,同时采用NURBS样条曲线、医学影像法则对三维机翼冰型建模,并分别生成了三维无冰机翼及结冰机翼的空间非结构化网格.模拟结果显示,结冰对气动性能影响较大.