【摘 要】
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针对航空发动机具有强非线性的特征和控制需求,结合被控对象对非线性预测广义最小方差控制方法进行了仿真分析.创新性地引用功能模拟接口标准实现了航空发动机模型和数控燃油调节机构模型的联合仿真.简要介绍了广义预测控制方法的思想,采用非线性预测广义最小方差控制方法对航空发动机进行控制策略研究,并对控制律中需要调节的参数选择进行了简单的理论分析,通过仿真分析了每个参数取值对系统控制性能的影响,并确定了所选取的参数值.仿真结果表明:这种方法能够满足航空发动机的控制需求,与原有PID控制器相比,能在略微降低控制品质的条件
【机 构】
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中国航空工业集团公司西安航空计算技术研究所,西安710068;南京航空航天大学能源与动力学院,南京210016;江苏省航空动力系统重点实验室,南京210016
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针对航空发动机具有强非线性的特征和控制需求,结合被控对象对非线性预测广义最小方差控制方法进行了仿真分析.创新性地引用功能模拟接口标准实现了航空发动机模型和数控燃油调节机构模型的联合仿真.简要介绍了广义预测控制方法的思想,采用非线性预测广义最小方差控制方法对航空发动机进行控制策略研究,并对控制律中需要调节的参数选择进行了简单的理论分析,通过仿真分析了每个参数取值对系统控制性能的影响,并确定了所选取的参数值.仿真结果表明:这种方法能够满足航空发动机的控制需求,与原有PID控制器相比,能在略微降低控制品质的条件下改善执行机构的作动条件.
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针对强噪声背景下轴承早期故障的诊断问题,提出一种基于自适应分段混合随机共振(adaptive piecewise hybrid stochastic resonance,APHSR)系统的检测方法.采用经验模态分解法(EMD)进行信号预处理,分别采用能量密度法和相关系数法去除高、低频噪声,自动筛选最优固有模态函数,经尺度变换后输入分段混合随机共振系统模型,提取故障信号.工程实验显示:经过APHSR系统,轴承故障特征频率的频谱幅值、频谱幅值与周围最大噪声之差和最大信噪比(SNR)均高于经验模态分解和经典随机
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在结合核技巧、慢特征分析算法与密度聚类方法的基础上,提出了基于混合核慢特征分析和密度聚类的慢特征密度聚类算法,实现了基于民航发动机气路参数原始值的异常检测.核技巧的引入克服了慢特征分析法处理复杂数据时可能存在的维度爆炸问题,充分利用不同核函数的特点和慢特征分析的优势从气路参数原始值中提取出随时间变化最缓慢的特征作为密度聚类算法的输入,最终筛选出异常值.经实验对比发现,该方法针对某些异常拥有最好的聚类效果和最低的虚警率,尤其是检测可调放气活门系统异常时虚警数量不到样本总数量的0.5％,是一种有效的方法.
为了探索多级压气机环境下非轴对称端壁优化设计方法,通过数值仿真优化和实验测试方法对某中间级静子的机匣端壁和轮毂端壁进行了非轴对称端壁造型研究,提出了在优化时将目标函数选择为近端壁的局部叶高总压损失系数.结果 表明:相较于传统的全叶高总压损失系数作为目标函数的优化方法,该优化方法可以在较少的优化步数(400步)内使得静子总压损失系数下降更多,这表明该方法可以有效降低优化耗时,为多级压气机中进行非轴对称端壁优化设计的工程应用奠定基础.
针对航空发动机风扇/增压级转子平衡工艺规划过程中平衡转速设定的问题,通过考虑叶片榫槽间隙、平衡设备性能和转子气动扭矩等因素,构建风扇/增压级转子平衡转速计算模型.将某型发动机风扇/增压级转子的结构及性能参数带入模型,计算得到转子的平衡转速,并与国外相似型号转子的平衡转速进行了比较.结果表明:通过模型计算得到的转子平衡转速为685 r/min,与国外相似型号转子的平衡转速基本一致,并且满足该型风扇/增压级转子的实际平衡需求.该平衡转速计算模型已经成功应用到风扇/增压级转子平衡的设计和工艺文件中,提升了风扇/
在水冲压发动机燃烧室中设置钝体火焰稳定器,可使部分已燃高温燃烧产物在火焰稳定器后部的回流区内不断点燃新鲜的可燃混合物,从而实现稳定高效燃烧.通过改变火焰稳定器相对金属燃料入口高度及相对一次进水位置,对比分析了相对入口高度和相对一次进水位置两种不同相对参数对于燃烧室内掺混、燃烧以及火焰稳定效果的影响.结果 表明:当相对高度H＞1时,燃烧火焰无法稳定在回流区.当火焰稳定器相对位置不变时,在一定范围内,随着相对高度H减小,火焰稳定效果增加,且存在较优的相对高度(H=1)使燃烧室内的掺混效率和火焰稳定效果较好.当
针对整体叶盘结构振动问题突出,而传统坎贝尔图无法预测真实振动应力的问题,以某风扇整体叶盘为研究对象开展振动响应数值仿真分析技术研究.根据转/静子叶片数确定了可能存在的危险节径数,同时考虑机匣椭圆度的影响,绘制了盘片耦合共振图,获得了工作转速范围内可能存在的危险低阶共振.在此基础上开展了非定常流场分析,获得了考虑前后级静子叶片影响的非定常流场分布,并将随时间变化的气动压力加载至叶片表面开展振动响应分析,求解得到叶片的振动应力.结合振动特性分析结果和振动响应分析结果确定了动应力测量的贴片位置,在整机上开展了振
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为了获取低温对RP-3航空煤油雾化特性的影响,在综合试验台上完成了供油压力为300～700 kPa、燃油温度为25、-15、-35℃的某喷嘴雾化特性试验.使用高速摄像机拍摄雾化图像,利用Matlab/GUI图像处理功能编制的程序提取雾化锥角边缘,并获得雾化锥角,使用相位多普勒粒子分析仪测得距喷口7 mm和17 mm处截面的雾化粒度和油滴平均速度.结果表明:在压力一定、温度降低时,雾化锥角变小,油滴雾化粒度增大,油滴平均速度升高,在同测量截面上的油滴平均速度变化量减小;随着压力升高,-35℃和25℃的雾化锥
建立了高速角接触球轴承-刚性转子系统完全动力学数值仿真模型.以某仪表轴承支承的转子系统为例,分析了转子不平衡量对转子振动响应、轴承内部载荷分布以及保持架质心运动轨迹、频域幅值变化及其磨损的影响.结果 表明:无转子不平衡量时,转轴振动仅包含保持架频率,而转子不平衡时,转轴振动除保持架频率,还包含内圈频率及其倍频.随着转子不平衡量的增大,内圈频率对应的转轴振动幅值逐渐增大,而保持架频率对应的转轴振动幅值先减小后增大.球与内外圈接触载荷波动随着转子不平衡量的增大而增大,且载荷包含了保持架频率与内圈频率的多种耦合