转子系统的临界转速是航空发动机设计过程中的重要参数,为了更准确的研究航空发动机的动力学特性,针对双转子试验台和航空发动机临界转速不匹配问题,依据某型号航空发动机的结构特点,建立了双转子-轴承-机匣耦合系统的简化模型,基于有限元方法求解了模型的临界转速,运用变换哈墨斯利算法对模型的临界转速进行了优化,提出了双转子试验台和航空发动机临界转速匹配性优化方法。结果表明双转子试验台的临界转速和航空发动机的临界转速误差在5%以内,研究方法对双转子试验台初始结构设计方案筛选具有指导意义,可有效缩短双转子试验台的设计周期。

为降低航空发动机轮盘的质量,提高发动机推质比,基于等强度轮盘结构,对发动机轮盘进行参数化结构优化设计。运用理论分析方法与有限元软件ANSYS仿真相结合,计算轮盘径向/周向最大应力。然后以节点最大等效应力满足许用安全系数为约束条件,以体积最小为优化目标函数运用ANSYS一阶优化方法对初始轮盘进行结构优化。优化后的轮盘在保证满足强度设计的前提下,体积可减少27%,相应的也减轻了轮盘质量,提高了发动机的推质比。同时论文的研究方法可为发动机轮盘结构优化设计提供参考。

近年来,随着航空发动机技术的发展,零件的设计结构也越来越复杂化、集成化、轻量化,随之而来是对零件的加工技术提出了更高要求。这里提到的放气支板就是这样一种结构新颖的新零件,由于结构特殊,在首次加工中暴露出一系列的加工问题,直接影响到零件的正常交付。为了解决加工问题,对放气支板的加工方法等加以深入研究和分析,依托UG编程软件,应用五轴联动加工解决了零件清根问题;通过采用分层铣削方式,解决了铣加工深腔过程中的让刀问题;通过采用钻削方法代替电加工方法加工斜面上小孔,解决了加工效率低,电加工后重熔层难去除问题。经过这样一系列的技术研究和改进,最终实现了放气支板零件的合格交付。

建立了商用航空发动机典型部件蠕变风险分析方法,该方法在考虑蠕变本构的有限元计算的基础上,综合蠕变损伤计算、蠕变持久寿命预测及蒙特卡洛分析的方法,对高温高载荷耦合环境下的航空发动机典型部件蠕变失效风险进行了预测。同时,开发了蠕变风险计算程序,给出了蠕变风险计算流程,以商用航空发动机涡轮叶片为例开展了不同使用循环数下的蠕变失效风险计算。计算结果表明,该叶片设计构型在99.87%的可靠度下其蠕变寿命约为1150次循环。

为了进一步提高风扇/压气机的负荷水平,对串列叶片进行了研究。采用理论方法分析了串列叶片相对于常规叶片的负荷优势区间,并利用低速大尺寸压气机试验台进行了对比试验验证。结果表明当负荷系数大于0.46时,串列叶片表现出明显的优势,可以将负荷系数为0.46作为串列叶片优势区间的临界点。采用数值模拟方法分析了亚声速和超声速串列叶型前后排的相互影响机制,总结了串列叶型流动控制原则和优化设计思路,给出了典型亚声速和超声速叶型的优化设计结果。结果表明优化后的亚声速和超声速串列叶型设计点损失分别减少了6%和20%,可用攻角范围分别拓宽了2°和0.5°。完成了负荷系数为0.4的双级风扇串列叶片出口级方案设计论证。结果表明与常规方案相比,在常用转速范围内,串列叶片方案的压比明显提高,中低转速堵塞流量和等熵效率也明显提高。...

模拟航空发动机真实工况,对指尖密封静动态性能进行了试验研究并与标准型刷式密封进行比较,研究压比、转速、温度对指尖密封泄漏特性的影响规律。试验结果表明指尖密封具有优异的密封性能;随着压比的增大,指尖密封泄漏参数先增大后趋于定值;在试验转速范围内,随着转速的增加,泄漏参数降低;随着温度的升高,泄漏参数减小;指尖密封相比于标准型刷式密封,静态泄漏参数降低8%~41%,动态泄漏参数降低约18%。

针对航空发动机在翼清洗过程中射流雾化液滴进入风扇级的运动过程，对其在飞机进气口处的运动特性进行研究。通过航空发动机内气液两相流场以及射流的数值模拟，获得了液流运动和液滴传质传热特性。分析结果显示进入风扇级后液流速度不受喷嘴输入压力的影响；液滴的尺寸越小，经过风扇级后温度和质量损失越大，500μm液滴的温度和质量损失很少，而50μm液滴降温幅度大，质量损失较明显。为飞机发动机清洗系统的研发提供了理论基础。

针对航空发动机燃油齿轮泵在设计阶段缺少寿命估算校验的问题,给出了一种使用修正部件法估算航空燃油齿轮泵寿命的方法。该方法首先以航空燃油齿轮泵的轴承作为寿命敏感部件,运用相对成熟的方法对轴承进行了寿命估算;其次通过分析研究选取了合理的寿命影响因子,运用修正系数对轴承的寿命进行了修正;最后通过相关分析推导得出了航空燃油齿轮泵寿命的估算公式。结果表明,该方法可在设计阶段对航空燃油齿轮泵的寿命进行估算和校验,完善了航空燃油齿轮泵寿命研制的过程。

以航空发动机附件装置中的管路系统为研究对象，在总结国内外研究成果的基础上，对比分析了管路系统耦合振动机制及故障诊断等内容，指出了管路系统的非线性振动特征分析、振动故障机制与故障模式研究和管路系统的振动故障诊断是航空发动机管路系统振动消减和排故的研究方向。

实验和计算都发现高Ｒｅ数（自模化区）风机的宽频噪声占有大部分频域，而低Ｒｅ数（非 自模化区）下离散噪声占主导地位。优化设计结果表明对低Ｒｅ数的动叶必须进行修正，低Ｒｅ数 弯掠动叶与高Ｒｅ数相比，需要更大的弯角和掠角才能达到气动—声学性能的最佳值。