为了探究民航涡扇发动机高高原起动失效机理,基于QAR数据对某型大涵道比涡扇高高原发动机冷发起动失效和热发起动成功时的关键性能数据进行了对比分析;针对发动机起动时燃烧状态,设计了航空发动机在翼尾气测量系统,测量分析尾气主要成分(未燃碳氢化合物、氮氧化物和一氧化碳)的实时浓度,结果表明高高原无论冷发起动失败还是热发起动成功,起动机均需要单独带动发动机运转较长时间,达到30%N2左右转速,发动机才开始供油,热发比冷发供油量多,由于燃油雾化质量差,冷发起动比热发起动着火耗时明显增长;冷发供油到着火这段时间,发动机供油规律为脉动式;受制于EGT的限制,冷发起动第三阶段供油量基本维持不变,造成起动悬挂;热发与冷发相比,EGT温度较高,未燃碳氢化合物和一氧化碳的排放浓度较小,氮氧化物排放浓度差距不大,热发的燃油燃烧更充分...

基于lsqnonlin非线性优化函数及遗传算法研究了涡扇发动机监测参数的选择方法。首先建立涡扇发动机模型及故障模型;然后在建立的模型基础上进行基于lsqnonlin非线性优化函数的故障诊断及隔离;最后基于遗传算法选择出最优监测参数集,并在考虑测量噪声的情况下对选出的参数集进行验证。研究表明该方法具有通用性,有一定的工程应用价值。

为解决多性能参数模型无法描述不同起飞推力下发动机性能退化的问题,利用单性能参数结合极端冲击模型描述起飞时发动机全功率运转对热端部件的热冲击影响,利用线性退化模型描述发动机自然退化过程,建立发动机性能可靠度退化模型。利用V2500发动机全寿命EGTM数据,结合最大似然估计给出性能可靠度表达式与模型参数,最后利用机队中同型V2500发动机非完整EGTM数据验证模型,预测下发时间,结果表明此模型预测下发时间和实际下发时间的误差小于3%,证明了模型的有效性。

发动机噪声是民航客机的主要噪声源之一，本文主要对发动机的各部件的噪声特性进行概述，分析其噪声的机理和来源，在此基础上提出了一系列降低发动机噪声的具体措施，最后展望了发动机噪声未来的研究。

为了进一步提高短舱内外流的气动性能,基于类别形状函数方法建立了曲率连续的非轴对称短舱气动型面参数化设计方法。为评价所建立的短舱气动型面设计方法的适用性,从曲率半径分布、关键工况下的流动特性和气动性能三个方面对使用所建立的方法和基于圆锥曲线方法设计的超大涵道比短舱进行了对比研究。结果表明与基于圆锥曲线方法设计的短舱相比,所建立的方法设计的短舱不存在轴向曲率半径波动。由于消除了曲率波动引起的短舱壁面附近局部过度加速形成的高速低压区,在马赫数为0.8的巡航条件下外罩壁面局部阻力降低了4.5%;在马赫数为0.82的飞行工况下,外罩壁面局部阻力降低了5.5%。进气道气动型面设计方法的改进,使得大攻角爬升条件下进气道总压恢复系数提高了0.41%,稳态周向总压畸变指数减小了8.82%。

为准确评估涡扇发动机冠状喷口的气动性能,提出了一种基于流量守恒的出口定义方式,并验证该出口定义方式与物理出口的一致性,对冠状喷口在设计点和非设计点工况下的气动性能进行了系统性评估与考察。结果表明在设计点工况下,冠状喷口外形参数中,内切角对推力性能影响最大、齿数影响次之、齿长影响最小;冠状喷口下游流向涡对是导致剪切层增厚、湍动能衰减、核心区长度减小的主要原因;在非设计点工况下,冠状喷口可有效降低出口附近的激波强度,使其堵塞状态压比远高于基础构型喷管。

采用计算流体力学方法,针对飞翼布局无人机涡扇发动机喷流问题开展了数值模拟研究。首先,应用Reynolds平均Navier-Stokes方程数值模拟方法,对典型飞翼布局无人机数值模拟进行了网格无关性验证;其次,探讨了在工程设计中,由于喷流导致无人机产生的外形变化带来的气动特性差异;最后,针对典型工况下不同落压比喷流条件,研究分析了涡扇发动机喷流效应对无人机气动特性的影响规律。研究结果表明:喷流导致飞翼布局无人机外形发生变化,因此带来6%~9%阻力系数的增量,并使俯仰力矩系数下移;而喷流效应主要影响无人机阻力系数和俯仰力矩系数,影响规律随落压比而变化。

增加减速比可以实现齿轮驱动风扇的转速变化。降低风扇转子转速,有利于降低风扇噪声和转子结构强度要求。应用一种大弯度低损失扩压叶型,进行大涵道比风扇转子气动设计,以降低风扇转子转速。由于该叶型弯度大,可实现超高载荷;构成的叶栅通道后部呈收敛状,可抑制附面层增厚,降低损失。风扇气动设计采用S1/S2两类流面设计方法,结合多点优化,所设计的超高载荷转子设计点效率为0.9644,级压比达到要求(1.35),级效率为0.9002、级喘振裕度46.19%。

考虑到电磁干扰对涡扇发动机全权限数字电子控制FADEC系统造成的危害性,从FADEC系统备份液压机械式控制系统需求出发,基于闭环控制回路传递函数法对指定输入、输出的线性定常系统内部固有特性描述的模块化设计思想,并依据多输入单输出线性系统迭加原理的不变性,提出了一种涡扇发动机液压机械稳态控制器的通用设计方法。采用变积分增益的PI控制结构,将闭环控制回路中的稳态控制器按传递函数的输入输出关系进行隔离,提取了以转速误差为输入、以执行机构燃油流量指令为输出的可分离控制器模块,实现了涡扇发动机液压机械稳态控制器的通用化设计。

作为飞机的心脏,涡扇发动机是决定飞机性能的主要因素之一。随着成形技术的进步和新型材料的研发,涡扇发动机叶片形状变得日趋复杂,给机械加工带来很大困难。为了提高涡扇发动机风扇叶片的加工效率,通过对目前航空发动机加工过程中出现的问题进行分析研究,从刀具使用、胎具技术和冷却技术方面入手,总结出一种能实现涡扇叶片高效切削的加工方法。