为了使航空发动机高空模拟试车中的液压加载试验智能高效地运行,完善并优化其试验平台,提出一种基于轻量化建筑信息模型(BIM)的液压加载试验智能管控技术。建立了支持管控平台运行的高空台液压加载试验软硬件协同运行架构,提出了基于WebGL的数据在Web端3维模型上实时展示的技术,以提高试验操作人员对试验进行监测的直观性。所设计的智能管控平台同时集成了试验设置与试验操作、数据管理、试验过程分析、故障诊断分析等功能。结果表明所提出的基于轻量化BIM的智能管控技术可使试验操作人员直观、便捷、高效地进行试验流程管控、数据综合管理、设备健康状况分析,提高了高空台液压加载系统试验的智能化、自动化水平。

为了使二元收敛喷管同时具有较优的气动特性和红外隐身效果,发展和完善了基于超椭圆截面和圆角矩形截面的二元收敛喷管型面设计方法,分析了2种截面的控制参数,采用多项式函数推导了不同类型的横截面控制参数沿程变化规律,指出了截面控制参数与其沿程变化规律之间的几何约束关系,并进行数值计算和试验分析。结果表明:采用横截面构型的二元喷管具有光顺过渡的几何外形,通过选取合适的截面控制参数和沿程变化规律,均可设计出性能较高的二元收敛喷管。

针对1种用于航空发动机内流道静压测量的皮托管式静压探针,通过CFD仿真计算和风洞试验对其气动性能进行对比研究。结果表明:来流速度在Ma=0.3～0.7范围内,CFD计算结果和试验结果有较高的一致性;探头上的压力系数在不同Ma下具有相同的分布规律,压力最大值出现在探头前端,最小值出现在约x_1/L=0.07处;随着Ma升高,支杆上的附面层分离点前移并导致探头上的压力系数略有增大;试验结果还表明,在x_1/L=0.1处开感压孔能够获得较高的测试精度。

为了量化评估冷气掺混对高压涡轮性能的影响,综合分析现有设备能力,采用动量比相似的模拟方法,在2个结构和测试布局相同,但叶片分别为实心叶片和气冷叶片的涡轮上进行对比试验,并借此开展冷气流量、气膜孔位置因素对涡轮性能影响的试验研究。结合试验数据对比分析不同的效率计算方法,确定有效效率为气冷涡轮效率的计算方法。试验结果表明:涡轮性能随冷气流量的增加逐渐恶化,作功能力逐渐下降,效率降低幅度呈先减小后增大趋势;从前缘至尾缘,冷气越靠后进入主流道,气体能量利用率越低,涡轮效率越低。

针对某 APU 负载压气机可调进口导叶疲劳失效故障开展了故障原因分析,采用定常与非定常方法研究了工作角度变化对导叶稳态与交变气动载荷的影响规律,并在此基础上对导叶稳态应力和振动应力进行计算分析及测试验证。结果表明:可调进口导叶执行装置的“活塞杆”与“接耳”装配不到位,导叶角度严重偏离正常值,使得气动交变载荷显著增大,振动应力过大,从而导致导叶短时间内疲劳失效;导叶角度偏离提高了叶片的稳态应力水平,加剧了导叶的失效进程。建议完善相应的装配工艺,适当增大叶根圆角,以降低叶根的应力水平。

为了研究高超声速流激波边界层干扰特性,选取HIFi RE-2(The Hypersonic International Flight Research Experimentation2)项目的高超声速流道为研究对象,采用k-ωSST模型在无燃油工况下模拟计算地面试验过程,所得计算结果与试验结果接近。在此基础上,分析激波边界层干扰过程、流动分离现象及入口马赫数对气动热影响。结果表明:随着入口马赫数增大,激波角变小,激波强度提高,在尾喷管中激波反射次数减少;随着入口速度增大,边界层分离区范围变小,回流区的位置逐渐向下游移动;加入气动耗散项后,流场的温度有一定升高,最大温升约为50 K。

为了获取叶尖间隙对涡轮性能的影响规律,通过对某型发动机高压涡轮第1、2级叶尖间隙的主动调控,进行叶尖间隙对涡轮性能影响的试验研究。采用精密传感器对叶尖间隙进行测量,通过试验得到不同叶尖间隙下涡轮效率、换算流量、换算功以及出口流场的变化数据。结果表明:第1、2级叶尖间隙每增大1%,涡轮效率约降低0.58%~0.69%;存在1个叶尖间隙变化对涡轮效率影响较明显的敏感区;叶尖间隙变化对叶尖出口流场有明显影响。

为了合理利用叶片周向弯提升紧凑S形过渡段内静子的气动性能,以某压缩系统过渡段内的静子为研究对象,利用3维计算软件对S形过渡段内采用不同周向弯的静子在设计Ma可用攻角范围内的性能进行数值计算。结果表明:气动负荷是控制静子叶片损失的主要因素,叶片周向弯改变了负荷的径向分布,叶片根部正弯使根部气动负荷减小,根部性能明显改善;低能流体径向迁移也是影响叶片损失的重要因素。相对于直叶片,L形叶片最小损失减小48.5%,且低损失攻角范围较宽,可以增大压缩系统的喘振裕度,提升航空发动机性能水平。

为了获得低压涡轮动叶叶顶间隙泄漏流动特性,采用数值方法研究带冠动叶叶顶间隙对低压涡轮级气动性能的影响。对试验测量的扇形带冠叶顶叶栅气动性能进行数值计算,得到的叶栅总压恢复系数与试验数据吻合良好,验证了数值方法的可靠性。对没有间隙和3种动叶叶顶间隙条件下低压涡轮级的气动性能和动叶叶顶间隙泄漏流动特性进行对比分析。结果表明:带冠动叶叶顶间隙增大导致转子叶尖的出口气流角增大和叶顶间隙泄漏量增加;涡轮级气动效率降低和叶顶间隙泄漏量增加与带冠动叶叶顶间隙增大呈近似线性变化;在相同叶顶间隙条件下,出口马赫数对叶顶间隙泄漏量的影响较小;随着涡轮级出口马赫数的提高,出口气流角度减小。

为了消除某型燃油调节器计量活门控制系统受燃油油压扰动以及元件老化等因素的影响而导致计量活门位置控制所受干扰,根据燃油调节器计量活门控制系统工作原理,采用机理建模的方法建立动力学方程;采用自抗扰控制方法对计量活门位置进行控制,将燃油扰动等引起的非线性项集成为总扰动,设计线性扩张状态观测器进行实时观测并主动补偿;使用Matlab/Simu?link工具搭建仿真模型进行分析,将所提出的控制器与PI控制器进行比较。结果表明:在跟踪5 mm平滑输入,一定燃油阶跃扰动情况下,自抗扰控制和PI控制的最大绝对误差分别为3.76459×10^(-4)和8.20315×10^(-3),均方差分别为1.78593×10^(-6)和5.12835×10^(-5)。在跟踪正弦函数输入,一定燃油正弦扰动情况下,自抗扰控制和PI控制的最大绝对误差分别为2.62611×10^(-3)和9.03823×10^(-3),均方差分别是5.71403×10^(-4)和7.77306×10^(-3)。所...