为研究不同轴径比转子系统对航空泵功重比的影响,建立了十一柱塞航空液压泵缸体、传动轴、支撑轴承这3部分组成的转子系统。首先,建立了泵排量、流量和功率的计算模型,基于排量不变原则,设计了16组不同轴径比的航空柱塞泵转子系统,并对缸体强度进行理论校核;然后建立了转子系统的功重比计算模型;最后,通过对缸体强度有限元仿真计算和功重比理论计算,得到了重构建的不同轴径比缸体能够满足转子系统的强度要求和不同轴径比转子系统对功重比的影响规律。为后续航空液压泵的不平衡响应分析以及缸体结构优化设计提供了理论支撑。

带有表面微缺陷的飞机液压管路在循环压力冲击作用下会逐渐形成非贯穿裂纹,但是随着裂纹处应力的循环作用,会扩展成贯穿性微裂纹,导致管路产生微泄漏。基于管路内瞬变流数学模型,采用AMESim软件对循环压力冲击载荷下飞机液压管路泄漏故障进行模拟,分析不同泄漏情况对管路压力信号波形的影响;然后根据管路压力信号波形的仿真结果,通过Daubechies小波系中5类小波函数分别对其进行小波分解,分析并对比小波函数的分解结果,选取最优小波函数分解结果定位信号中奇异点位置;最后开展管路泄漏故障实验,通过最优小波函数和负压波定位法检测及定位管路泄漏位置。研究成果为飞机液压管路泄漏故障诊断提供新的方法,同时,为我国飞机液压管路视情维修模式进行探索。

以十一柱塞高速轴向航空柱塞泵为研究对象,建立航空泵转子系统集中质量模型,采用传递矩阵法分析其临界转速;通过修正轴向支承位置等参数,研究其对系统临界转速的影响;最后,通过转子试验台完成对转子系统临界转速验证实验。针对实验模型,按照提出的方法进行建模,并采用传递矩阵法分析实验转子系统临界转速验证所用方法的正确性。

以含有膨胀环的民机液压管路为研究对象,通过传递矩阵法建立其动力学数学模型,并在ABAQUS有限元仿真软件中进行静力学和动力学分析,研究当液压管路总长度一定时膨胀环折弯角度、弯曲半径、跨度和高度对管路最大应力和固有频率的影响规律。最后通过理论计算、仿真分析和实验对管路静力分析方法和动力学数学模型进行验证。结果表明:膨胀环静力学分析方法与动力学数学模型准确度较高;管路最大应力随膨胀环折弯角度和跨度增加而变大,随着弯曲半径增加而减小,随高度增加先减小后变大;管路固有频率随膨胀环高度增加而降低,与其他结构参数均呈正相关关系。

出于对高功重比的追求,民机液压能源系统压力流量裕度较小,但由于用户多、系统复杂,如果压力流量裕度过小,在有些飞行剖面下可能会产生流量压力纷争而导致系统压力不可达,因此进行压力可达性分析是民机液压能源系统设计的首要工作。以民机34.47 MPa(5000 psi)压力体制2H/2E能源系统架构的一套液压能源系统为对象,在分析其工作原理及压力损失机制的基础上,在AMESim软件中搭建相关元件的标准模型和超级模型,进而建立该套液压能源系统的仿真分析模型,得到-8℃环境温度下飞机液压能源系统的压力可达性规律。目前国产民机34.47 MPa(5000 psi)压力体制2H/2E能源系统架构及其液压系统研究处于起步阶段,相关研究成果将为宽体飞机研制提供支持,同时对我国大型民机液压能源系统设计、评估及优化提供参考。

民机发动机正常工作时产生的功能振动载荷严重影响了该区域液压管路的安全性能和使用寿命,是民机液压管路设计重点考虑问题之一。针对ARJ21-700民机发动机区域某根液压管路,对其进行功能振动载荷作用下的动力学响应分析。基于传递矩阵法,建立液压管路动力学数学模型;采用ABAQUS有限元软件建立液压管路有限元模型,对其进行模态分析和在功能振动载荷作用下的振动响应分析,得到管路固有频率和应力响应规律;对管路危险部位疲劳寿命进行预估。最后,通过理论计算、仿真分析和试验,验证了液压管路动力学数学模型和有限元模型的正确性,研究结果为民机发动机区域液压管路设计及优化提供了理论参考。

结合目前世界上最大的10 m级大直径运载火箭贮箱箱底搅拌摩擦焊接工艺需求,设计了用于大直径球面体搅拌摩擦焊的龙门式焊接装备。由于搅拌摩擦焊是通过被焊材料与高速旋转的焊接头进行摩擦产生热量并使其产生局部塑性化,当焊具沿着焊接界面向前产生位移时,塑性化的材料在焊接头处转动摩擦力的作用下由焊具的前部向后部流动,并在焊接头挤压下形成致密的固相焊缝。与熔焊不同的是,搅拌摩擦焊过程中需要焊接装备提供较大而且非常稳定的顶锻力和搅拌力,因此,龙门铣焊装备整体结构的力学特性分析非常重要。首先结合厚度为28 mm的铝合金材料2219在搅拌摩擦焊过程所需的作用力以及火箭贮箱箱底球面结构,建立焊接头的焊接过程力学方程,进而分析焊接过程中龙门铣焊装备的静力学特性。结果表明:所设计的龙门铣焊装备在焊接头扎入阶段、稳定焊

针对我国正在自主研发的35 MPa压力体制压力体制的2H/2E民机能源系统中的一套液压能源系统,分析其液压元件和液压能源系统热产生及热散失机制,建立其热平衡分析仿真模型。进一步分析液压泵斜盘卡死、安全阀卡滞在最大流量位置2个故障工况下的热产生机制,建立其热产生模型,开展系统级热平衡分析。结果表明:故障工况会导致液压油箱、液压泵、燃油箱等液压元件内的液压管路温度上升,但是燃油箱内液压管路最高温度低于燃油箱点燃温度,故燃油箱不存在点燃的风险。

页岩气开采过程中，井下管路内气体与管路的耦合作用，会引起管路振动，这是此类管路振动失效的主要原因。管路振动响应特性与井下管路长度、气体流速及压力等参数有直接关系，因此，研究这些参数的影响对揭示页岩气管路振动规律，提高井下管路安全性及寿命有重要意义。针对页岩气井下管路，在ADINA软件平台中建立有限元分析模型，进行振动模态分析，研究管路长度、气体流速及压力对管路气固耦合振动特性的作用规律。研究结果为页岩气井下管路振动实验研究提供理论指导，同时为气固耦合振动特性研究奠定基础。

高速高压化导致液压泵口流量压力脉动加剧,其振动控制尤为重要。借鉴“猎豹心脏出口血管能耐受高压高频血液脉动”的生物学机理和结构,提出一种具有3层结构的仿生管路,其外层为钢管,中层为硅橡胶,内层涂有减摩材料。针对仿生管路的中层,考虑硅胶材料非线性,对比分析国内外已有的硅胶材料数学模型后,选用Mooney-Rivlin模型描述硅胶材料,其模型参数由拉伸实验确定;然后,结合硅胶材料模型,对液压管路流固耦合14-方程进行修正;最后,采用ANSYSWorkbench软件分别对不同管路长度和硅胶层厚度的仿生管路进行双向流固耦合仿真。数值分析结果表明,随着管路长度和硅胶层厚度的增加,仿生管路对流量脉动吸收效果不断增强。