航空发动机可靠性分析技术FMEA／FMECA

故障模式影响分析(Failure Mode Effect Analysis)和故障模式、影响及危害性分析(Failure Mode Effect and Criticality Analysis)是一种可靠性分析技术,在航空发动机的可靠性设计过程中占有重要的地位。本文主要介绍了FMEA/FMECA的分析方法及分析程序,并对目前分析工作中存在的问题,数据来源、评审及用途进行了讨论,从而说明了FMEA/FMECA是由产品的设计人员在可靠性专业人员的协助下完成的,从方案设计开始,边设计边分析,贯穿整个设计过程,才能收到良好的效果。     

某型发动机整机振动故障分析

本文就某型航空发动机研制过程中经常碰到的整机振动故障实例,就涉及振动故障的诸因素进行分析,包括发动机的动力特性、结构特点及装配质量等方面,及某些实验分析。对可能引起振动的因素,进行了深入地调查和系统地分析研究,并获得了一些阶段研究成果,为某型发动机振动故障的排除做了全面的分析。由于某型发动机振动故障的起因是综合影响的结果,它必须采取综合治理分析方法才能排除。     

噪声载荷作用下薄壁柱壳结构的随机振动响应的估算方法

给出了噪声载荷作用下薄壁柱壳结构随机振动加速度响应功率谱密度的计算公式和计算方法,并与实际测量获得的加速度响应功率谱密度进行了比较,计算的功率谱与实测的功率谱具有较好的一致性,说明这种估算噪声载荷作用下薄壁柱壳结构随机振动加速度响应功率谱密度的方法是合理可行的。用同样方法导出的Von Mises应力响应的功率谱密度及其均方值的计算公式,可直接用于疲劳强度分析。      

薄壁板结构声激励载荷作用下的响应谱估算方法

本文提出一种估算薄壁板结构在声激励载荷作用下的响应谱的方法。这一方法借助板式结构的线性振动理论, 研究薄壁板结构在声激励载荷作用下动力响应问题, 引入结合受纳函数来考虑结构模态的波长和声波长在空间的耦合程度。本文给出的估算薄壁板结构声激励响应的方法, 不仅对规则的几何结构有效, 而且也应用于复杂薄壁板结构的分析。并将估算的结果与实验值做出了比较, 较为吻合。      

随机噪声载荷作用下薄壳结构的随机振动实验研究

为研究薄壁壳结构在随机噪声激励下的随机振动响应特征,本文设计了一套针对薄壁壳在内部随机噪声作用下的振动问题进行研究的实验方案,同时对噪声载荷和薄壳振动加速度响应进行测量,并对实验结果进行初步的定性分析,了解噪声载荷在频率域上的分布特征和薄壁壳在内部随机噪声作用下的振动响应特征,获得在噪声激励的频率范围内能激起薄壳该频率范围内所有模态共振等结论,为薄壳结构在内部噪声作用下随机振动响应的计算方法的研究提供依据。      

微型四孔探针技术初步研究

尺寸小、精度高、使用方便的方向探针仍是日前测量三维流场的主要手段之一。文中对一种新型方向探针——四孔探针作了初步实验研究。结果表明,四孔探针基本保留了原五孔探针的技术性能。其测角精度与五孔针相当。由于少了一个孔,四孔针具有尺寸更小、制造及标定费用更低、使用更为方便、对流场干扰小等优点,因而更具有实用价值。     

多级盘结构转子的工艺装配优化设计方法

对于多级盘结构的转子,例如航空发动机的压气机转子,尽管在工程设计中,对每级盘的不平衡量进行了严格的控制,但是如果装配工艺设计不当,多级轮盘的不平衡量在高速旋转过程中形成的作用于轴颈上的力和力矩是很可观的,严重时将影响整个转子系统的振动品质。为了解决这个问题,本文提出了一种采用Powell法优化各级盘的角向安装位置的工艺装配设计方法,从而消除了作用于轴颈上的力和力矩。     

类多孔结构超轻高效换热器流动传热特性研究

针对航空发动机热管理系统的需求,提出了一种基于3D打印技术的正八面体类多孔结构换热器,并对其内部的流动传热问题开展研究。通过研究发现,正八面体类多孔结构可以有效提高换热器的效能。但随着结构系数C_e的减小,管外流阻会急速增加。当C_e减小到10后,管外阻力系数增大到光管的18.2倍。为此,本文开展了换热器内部的结构优化,在提高内部换热的情况下,尽可能减小换热器管外空气侧流阻,使得换热阻力综合系数ψ值达到最优。     

F100/F110发动机与F-15/F-16战斗机使用故障的统计与分析

为借鉴国外航空发动机在设计、研制和使用中积累的经验与教训,通过大量的数据统计与分析,描述美国F-15与F-16战斗机及其装配的F100与F110发动机在使用中发生的重大故障,归纳并总结这些故障在不同阶段、不同部件、不同影响因素的分布情况与规律.分析表明:发动机在前10年或工作35000h左右,故障率高,在之后的较成熟期,故障明显减少;无论是否考虑结构完整性,发动机各种故障会出现在整个使用过程中,但按结构完整性大纲研制的发动机的故障率明显低;在部件故障分布方面,发动机叶轮机是最主要的故障源;在影响因子分布方面,设计、维护、保障和使用不当是发动机出现故障的最主要原因.      

航空发动机整机静子建模与刚度验证

基于建立航空发动机整机状态的结构动力学分析有限元模型要求,对应用于静子机匣的不同有限元网格模型进行了对比分析,并将其组装成整机模型,进行了各支点的静柔度计算和对比试验。结果表明:对静子建模可分为主承力和其他机匣部件分别进行。承力机匣采用实体单元模型,有效模拟其刚度特性;传力机匣采用壳单元模型,在保证计算精度的前提下减小计算规模。通过对整机静子模型状态下轴承座静柔度计算与试验结果的对比,验证了整机静子模型刚度分布的有效性,经过质量修正后可以为整机状态结构动力学分析提供模型。