【摘 要】
：
某型航空发动机在使用时发生中央传动失效故障,故障首断件为中央传动从动锥齿轮,断口性质为高周疲劳.为剖析齿轮啮合与故障之间的关系,建立了包含主、从动锥齿轮的有限元模型,采用准静态的方法将啮合过程分成50个加载步,分析啮合过程中从动锥齿轮应力分布情况.结果表明:在啮合过程中从动锥齿轮最大应力位置不是裂纹起始部位.通过行波共振分析、振动应力测试、加工缺陷影响分析及故障复现试验,确定故障发生的主要原因为从动锥齿轮4节径后行波共振和啮合状态较差,而故障位置加工状态较差对故障的发生也起到促进作用.分析结果表明:齿轮节
【机 构】
：
中国航发沈阳发动机研究所,沈阳110015;辽宁省航空发动机冲击动力学重点实验室,沈阳110015;中国航发沈阳发动机研究所,沈阳110015
论文部分内容阅读
某型航空发动机在使用时发生中央传动失效故障,故障首断件为中央传动从动锥齿轮,断口性质为高周疲劳.为剖析齿轮啮合与故障之间的关系,建立了包含主、从动锥齿轮的有限元模型,采用准静态的方法将啮合过程分成50个加载步,分析啮合过程中从动锥齿轮应力分布情况.结果表明:在啮合过程中从动锥齿轮最大应力位置不是裂纹起始部位.通过行波共振分析、振动应力测试、加工缺陷影响分析及故障复现试验,确定故障发生的主要原因为从动锥齿轮4节径后行波共振和啮合状态较差,而故障位置加工状态较差对故障的发生也起到促进作用.分析结果表明:齿轮节径型振动是航空发动机齿轮主要的破坏原因之一,在工作转速范围内节径型前、后行波振动均有可能被激起;齿轮啮合状态异常会显著提高振动应力水平.采用调整齿数、齿宽、辐板厚度等方式可将共振转速调出常用工作转速范围,避免齿轮发生振动疲劳破坏.
其他文献
为了研究高温升燃烧室在冷态和燃烧状态下的流动差异及其对贫油熄火过程的影响规律,采用粒子图像测速法(PIV)和高速相机对2种状态下流场结构及贫油熄火过程进行测量.结果表明:主燃孔和掺混孔射流与头部旋流存在相互作用,使得燃烧室流动处于自模化状态,其流场结构不随压损的改变而变化,但速度值随着压损的增大而提高;当量比的变化不会影响在燃烧状态下的流场结构,但影响速度值,且燃油喷射对头部流场存在一定影响;在冷态和燃烧状态下流场结构的差异最主要体现在局部回流区和气流速度上,燃烧状态下的轴向正速度约为冷态时的5～7倍,径
为分析鸟撞对涡轴发动机结构完整性和性能的影响,在国家军用标准规范对航空发动机吞鸟试验要求的基础上,结合典型涡轴发动机的结构特征设计了吞鸟试验方案和试验流程,并对某型涡轴发动机开展了4次吞鸟试验.在试验过程中发动机均在规定时间内恢复至吞鸟前功率状态且未停车或熄火.试验结果表明:大鸟容易卡滞在进气道入口;小鸟高速撞击对发动机性能以及结构强度完整性的危害更大;在吞鸟过程中发动机各参数均大幅波动,持续时间约为4～6 s,波动过后功率恢复时间约为5～9 s;相比大鸟,小鸟高速撞击后发动机性能衰减更严重,约为8.5％
通过在UO2基体中添加第二相来提高燃料热导率是耐事故燃料的一个重要研究方向.该研究以大晶粒UO2颗粒为原料,采用放电等离子烧结(Spark Plasma Sintering,SPS)工艺在较低烧结温度下获得高密度的大晶粒UO2-SiC复合燃料芯块,对复合燃料芯块的性能进行了表征,并研究了其在空气环境中的抗高温氧化性能.结果显示:SPS低温烧结可有效避免高温下发生的UO2-SiC界面反应,制备出的芯块密度>95％TD(理论密度).与传统UO2燃料芯块及常规UO2粉末SPS烧结的UO2-SiC芯块相比,大晶粒
随着现代飞行器动力性能的日益提高和工作范围的不断扩大,传统直接连接式畸变模拟试验局限性越来越大,先进航空动力研发的一些关键技术,如动态畸变响应的动力学问题、进气道-发动机流量协调与模态转换问题等,都离不开自由射流试验.早在20世纪中期就诞生的自由射流进气装置面临着诸多挑战,新一代高性能航空发动机进发匹配试验的迫切需求,也为其进一步发展提供了新的契机;同时,构型创新和虚实结合为自由射流进气装置及其试验带来了全新的、智能化的发展方向.为了使构型创新自由射流进气装置满足新一代高性能航空发动机进发匹配试验的需求,
为研究受到鸟撞前后压气机气动性能的变化,提出了鸟撞叶片结构-气动分析几何模型的转化流程,基于NASA Rotor37转子得到了鸟撞变形叶片几何模型,分别建立了鸟撞前后的全通道气动性能CFD计算分析模型,在设计转速下开展了全3维黏性流场数值模拟,并与Rotor37转子部件气动性能试验数据进行了对比分析.结果表明:模拟结果与试验结果非常接近,证明了该数值模拟方法有效;鸟撞后叶片变形区域攻角增大导致的局部气流分离及并发的气流低速流动的耦合是转子气动性能恶化与转子进入失稳工况的主要原因,含鸟撞变形叶片的转子压比、
在航空发动机全权限数字电子控制(FADEC)软件研制过程中,可重用基准模型库的开发和使用是提升软件研发效率和质量的重要技术手段.为了提升FADEC软件复用效率,加快软件研发进程和适航认证,在分析模型库相关指南和规范的基础上,结合工程实际的需要,完成FADEC基准模型库的设计和验证,以三角函数类、方根类、滤波类和余度表决类4种典型类型为对象,通过泰勒定理、牛顿迭代和离散化等数学理论和自动控制理论进行机理分析,基于安全关键软件开发环境(SCADE)建模仿真工具完成模型库设计,通过对比仿真、模型测试和形式化验证
为了研究复合材料风扇叶片鸟撞损伤机理并指导研发设计,提出一种鸟撞复合材料风扇叶片的精细化分析方法.建立了包含铺层信息的复合材料风扇叶片精细化有限元模型,进行中鸟撞击工况的数值计算,基于ANSYS-Workbench软件的自动化脚本和MATLAB程序提取铺层有限元结果数据进行失效分析,通过Tecplot实现结果的可视化并结合叶片冲击响应进行叶片损伤分析.结果表明:叶片的冲击响应除周向弯曲、轴向弯曲、扭转以外,在伸根段以上部分还包含高阶模态成分;叶片内部失效明显,叶片外表可见损伤较少;在伸根段和榫头内部50％
为了研究复合材料风扇叶片鸟撞损伤情况,对鸟弹在4个入射角度下撞击复合材料层合板的过程进行了数值模拟,建立了复合材料层合板靶板模型;分析复合材料层合板与鸟弹碰撞后的受力以及复合材料层合板水平、垂直应变情况,并在此基础上建立了真实风扇叶片模型用于模拟被鸟弹撞击的风扇叶片.结果表明:复合材料层合板鸟撞数值模拟结果与试验结果一致;综合比较鸟弹的残余速度和复合材料层合板的损伤情况发现,在鸟弹入射角为30°时,复合材料层合板的抗鸟撞效果最好;复合材料层合板的数值模拟应变最大值与试验应变最大值的误差在10％以内,验证了
为了提升桨扇发动机的过渡态性能,提出了一种可以满足发动机性能参数约束和寻优结果正确性要求的桨扇发动机加减速控制计划优化方法.引入自适应调整策略和半可行域对人工鱼群算法(AFSA)进行改进,经过数值验证,改进后的算法较原始算法具有更快的收敛速度和更高的寻优精度.将推力与目标推力间的差值作为寻优目标,采用改进后的人工鱼群算法和序列二次规划算法(SQP)对桨扇发动机的加速过程进行优化,得到了满足约束前提下的桨扇发动机时间最短的加速控制计划,结果表明:与采用传统的基于梯度的序列二次规划算法相比,采用改进的人工鱼群
为综合考虑航空发动机支架的各性能指标,提高支架结构的设计质量并实现轻量化,进行了结构拓扑优化方法在发动机附件支架设计中的应用研究.以某油滤支架为例,根据该油滤附件与其相邻结构的相对空间位置关系建立支架的初始模型,基于HyperWorks软件平台,在工况分析及载荷简化的基础上,以总柔度为目标函数,采用加权折衷规划法建立了多工况下的支架结构拓扑优化的数学模型,并对比了优化前后支架的应力、位移、固有频率和质量.结果表明:在静强度储备相当的基础上,优化后支架质量减轻了23％,结构刚度整体上提高了30％以上,且第1