航空发动机球轴承剥落故障模式分析

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作者 杨景来 佟文伟 +3 位作者 李青 刘宇佳 修攀瑞 赵聪 《航空发动机》 北大核心 2024年第3期169-174,共6页

为研究航空发动机球轴承的剥落故障模式,利用原子发射光谱技术、自动磨粒分析技术、铁谱技术及能谱分析技术对球轴承加速等效试验滑油中磨粒的数量、大小、形貌及成分等信息进行分析。结果表明:金属颗粒污染物导致轴承出现初始疲劳剥落... 为研究航空发动机球轴承的剥落故障模式,利用原子发射光谱技术、自动磨粒分析技术、铁谱技术及能谱分析技术对球轴承加速等效试验滑油中磨粒的数量、大小、形貌及成分等信息进行分析。结果表明:金属颗粒污染物导致轴承出现初始疲劳剥落;球轴承剥落的特征磨粒为滚动疲劳磨粒和球形磨粒,内衬套微动磨损的特征磨粒为铁的黑色氧化物和红色氧化铁磨粒;临近轴承失效时,滑油中Fe元素质量分数由7.49×10-6增大至21.74×10-6,特征磨粒数量也由48.9个/mL急剧增加至1433.8个/mL,且特征磨粒直径主要分布在25~50μm。金属颗粒污染物的存在使轴承承力内半圈滚道加速出现接触疲劳剥落,滚道剥落到一定程度后,在轴向力、摩擦力及预紧力等综合作用下在内衬套与承力内半圈接触处发生微动磨损,进一步加剧了滚道的疲劳剥落,最终导致球轴承失效。 展开更多

关键词 航空发动机 球轴承 铁谱技术 能谱分析技术 微动磨损

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浮动花键抗磨损强度分析与试验

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作者 郭梅 牟佳信 +3 位作者 李锦花 赵广 信琦 张茂强 《航空发动机》 北大核心 2024年第3期93-97,共5页

为了解决航空发动机附件传动系统花键连接结构在正向设计阶段分析能力薄弱、缺少基础数据支撑,以及在复杂工作条件下齿面磨损严重等问题,开展了浮动花键磨损强度评估方法研究,提出适用于发动机附件传动系统浮动花键的齿面接触应力计算... 为了解决航空发动机附件传动系统花键连接结构在正向设计阶段分析能力薄弱、缺少基础数据支撑,以及在复杂工作条件下齿面磨损严重等问题,开展了浮动花键磨损强度评估方法研究,提出适用于发动机附件传动系统浮动花键的齿面接触应力计算方法。并开展了花键磨损影响因素对比试验,测量不同材料、表面粗糙度、表面处理、润滑条件、偏斜角、齿形条件下的磨损量和齿厚变化量。结果表明:花键表面硬度是决定抗磨损能力的主要因素,硬度大抗磨损能力强;在偏斜状态下工作的花键通过齿形修形改善接触区位置,降低接触应力,可提高抗磨损能力;润滑油润滑可以减小摩擦磨损,减少磨屑产生,是减小花键磨损的首要措施;正确选择齿侧间隙有利于减小磨损发生。 展开更多

关键词 浮动花键 抗磨损强度 试验 附件传动系统 航空发动机

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基于飞发一体化的滑油系统热性能仿真

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作者 冷子昊 程荣辉 +2 位作者 苏壮 张司薇 李国权 《航空发动机》 北大核心 2024年第2期121-126,共6页

航空发动机滑油系统与飞机、发动机的关联参数有限。为准确表达变工况滑油系统的热性能,通过研究发动机轴承腔热性能与转子转速及主流路温度参数的拟合关系,将主机温度、燃滑油参数作为输入,对发动机滑油系统在飞行剖面上典型飞行状态... 航空发动机滑油系统与飞机、发动机的关联参数有限。为准确表达变工况滑油系统的热性能,通过研究发动机轴承腔热性能与转子转速及主流路温度参数的拟合关系,将主机温度、燃滑油参数作为输入,对发动机滑油系统在飞行剖面上典型飞行状态点的热性能参数进行了迭代计算;针对管壳式燃滑油散热器结构及运行特性,计算了散热器换热性能。建立轴承腔和散热器的数学模型;基于系统流动仿真平台,利用内部的二次开发环境编写出C#语言代码,开发出了适用于发动机的轴承生热模型和散热器模型,实现发动机滑油系统与发动机燃油系统及飞机热管理系统的联合计算;在航空发动机、飞机变工况输入条件下,进行滑油系统、发动机整机及飞发一体化的变工况热性能迭代计算,并与试验数据进行对比。结果表明:该计算方法误差小于5%,可较准确地反映变工况条件下的热管理相关参数,为飞发一体化热管理联合仿真分析提供可靠的数据来源。 展开更多

关键词 滑油系统 轴承腔 散热器 热性能 热管理 航空发动机

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高空通风活门内流场特性数值模拟和试验验证

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作者 韩金在 苏壮 《航空发动机》 北大核心 2024年第3期103-106,共4页

为准确掌握大通风量条件下高空通风活门工作特性,以高空通风活门为研究对象开展流场特性数值仿真分析技术研究,对不同膜盒间隙的高空通风活门内部流场进行对比分析,获得了不同入口质量流量条件下高空通风活门的压降特性曲线。结合滑油... 为准确掌握大通风量条件下高空通风活门工作特性,以高空通风活门为研究对象开展流场特性数值仿真分析技术研究,对不同膜盒间隙的高空通风活门内部流场进行对比分析,获得了不同入口质量流量条件下高空通风活门的压降特性曲线。结合滑油系统附件试验器改造,利用小量程与大量程体积流量计组合形式实现纯空气体积流量的测量,开展了高空通风活门压降试验,并将试验结果与数值仿真分析结果进行对比验证。结果表明:仿真分析结果与试验结果吻合较好,流场特性仿真分析方法可用于高空通风活门压降特性预测,现有高空通风活门在不同膜盒间隙下内流场特性相似,其压降主要集中于膜盒间隙处,改善膜盒间隙处结构,可有效降低压降。 展开更多

关键词 通风活门 膜盒间隙 通风系统 润滑系统 航空发动机

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偏摆角对圆周密封结构特性及泄漏的影响 被引量：2

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作者 闫玉涛 王爽 +1 位作者 胡广阳 张立静 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期1454-1460,1466,共8页

根据偏摆角圆周密封分析,建立受力模型和有限元分析模型.通过结构分析与热-结构耦合分析,得到了不同偏摆角下主、辅助密封面应力和变形分布规律及泄漏间隙和泄漏量变化规律.主、辅助密封面应力和变形分布均匀,最大应力和最大变形位于凸... 根据偏摆角圆周密封分析,建立受力模型和有限元分析模型.通过结构分析与热-结构耦合分析,得到了不同偏摆角下主、辅助密封面应力和变形分布规律及泄漏间隙和泄漏量变化规律.主、辅助密封面应力和变形分布均匀,最大应力和最大变形位于凸舌处,主密封面最大变形大于辅助密封面,最大应力和最大变形随偏摆角增加而增大.热-结构耦合分析应力和变形与结构分析分布规律基本一致,但均大于结构分析.主密封面间隙从轴承腔向气腔增大,辅助密封面间隙从中心向两端增大,接头处间隙最大.泄漏量随偏摆角增加而增大. 展开更多

关键词 偏摆角 圆周密封 结构分析 热-结构耦合分析 泄漏

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基于遗传算法圆周密封结构多目标优化

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作者 闫玉涛 马洪旺 +1 位作者 张立静 胡广阳 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期169-176,共8页

针对航空发动机密封性能的提升需求,基于圆周密封工况分析,建立了以泄漏量最小、密封环最大温升和最大变形最小为优化目标,以主、辅助密封带宽度,搭接头角度和长度及卸荷槽宽度为设计变量的多目标优化模型。采用拉丁超立方抽样方法得到... 针对航空发动机密封性能的提升需求,基于圆周密封工况分析,建立了以泄漏量最小、密封环最大温升和最大变形最小为优化目标,以主、辅助密封带宽度,搭接头角度和长度及卸荷槽宽度为设计变量的多目标优化模型。采用拉丁超立方抽样方法得到了代表性样本库,通过热流固耦合分析确定对应目标函数值。利用RBF神经网络建立了高拟合精度的设计变量与目标函数映射关系代理模型,并结合第二代非劣排序遗传算法(NSGA-II),得到了考虑目标函数重要度的一组最优解。结果表明:与优化前相比,圆周密封泄漏量降低了17.69%,最大温升降低了11.88%,最大变形降低了38.10%,最大应力降低了31.02%。 展开更多

关键词 圆周密封 热流固耦合 神经网络 遗传算法 多目标优化

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基于联合仿真的板翅式换热器温度场研究 被引量：4

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作者 李斐然 李俊 +2 位作者 蒋彦龙 谷俊 詹宏波 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期313-319,共7页

为进一步研究板翅式换热器在大温差换热条件下的温度场和流量分配特性,采用了FLUENT与基于VC++语言程序的联合仿真方法,以给定结构的板翅式换热器为例对其进行验证分析。研究表明将联合仿真方法应用于板翅式换热器仿真计算,对研究航空... 为进一步研究板翅式换热器在大温差换热条件下的温度场和流量分配特性,采用了FLUENT与基于VC++语言程序的联合仿真方法,以给定结构的板翅式换热器为例对其进行验证分析。研究表明将联合仿真方法应用于板翅式换热器仿真计算,对研究航空预冷器温度场特性有现实意义。仿真结果与试验数据误差为0.6%~6.4%,联合仿真方法准确可行。板翅式换热器相同通道内横向温度变化与距冷边入口距离接近线性分布。热边芯体出口温度在流量分配不均和冷边流动方向的叠加影响下呈现温度梯度很大的不均匀分布。该研究方法具有通用性,可为其他换热器的仿真计算提供参考。 展开更多

关键词 板翅式换热器 联合仿真 流量分配 计算流体力学

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环下润滑结构内部流动分析和收油叶片结构优化研究 被引量：2

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作者 姜乐 刘振侠 +1 位作者 吕亚国 高晓果 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期129-137,共9页

为了研究环下润滑结构内部流动并优化收油叶片结构,根据环下润滑结构内部高转速、强旋流的流动特点建立了数值计算模型,分析了原始结构内部的油气两相流动并总结了滑油的损失机理,在此基础上提出收油叶片的优化改进结构,详细讨论了不同... 为了研究环下润滑结构内部流动并优化收油叶片结构,根据环下润滑结构内部高转速、强旋流的流动特点建立了数值计算模型,分析了原始结构内部的油气两相流动并总结了滑油的损失机理,在此基础上提出收油叶片的优化改进结构,详细讨论了不同收油叶片结构对环下润滑内部流动和收油效率的影响规律。研究结果表明,原始结构中滑油冲击主轴产生的碰撞飞溅和在离心作用下沿收油叶片被向外甩出均是引起收油效率下降的原因;优化收油叶片结构后的气流速度在叶尖附近的最大增加幅度不超过4m/s;收油叶片叶根拐角处采用圆弧过渡且叶根延伸后的收油效率仅在低转速范围内略高于原始结构的收油效率,收油效率最大提升了1.03%;在此基础上增加阶梯结构并进一步延伸叶根后可在全部转速范围内提升收油效率,相对原始结构的收油效率最大可提升接近5.0%。 展开更多

关键词 环下润滑 径向收油环 计算流体力学 油气两相流 收油效率

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基于多目标进化算法的板翅式换热器优化研究 被引量：3

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作者 李翔 李俊 +3 位作者 蒋彦龙 李斐然 谷俊 詹宏波 《航空计算技术》 2021年第2期78-82,共5页

为解决航空换热器在设计过程中多目标多准则的结构耦合优化设计问题,应用单参考向量系多目标进化算法,以重量和效率为目标,在流动阻力、雷诺数、空间尺寸等多条件约束下对板翅式换热器结构参数进行了优化。结果表明,算法可获得换热器结... 为解决航空换热器在设计过程中多目标多准则的结构耦合优化设计问题,应用单参考向量系多目标进化算法,以重量和效率为目标,在流动阻力、雷诺数、空间尺寸等多条件约束下对板翅式换热器结构参数进行了优化。结果表明,算法可获得换热器结构优化问题的Pareto阵面,并可根据工程实际筛选出所需结果。与优化前模型相比,优化后的换热器在效率不减的情况下,重量减轻了20%。方法保留了优化结果种群的多样性,可为换热器的结构设计与优化提供参考。 展开更多

关键词 板翅式换热器 遗传算法 多目标 优化设计

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线接触弹流润滑最小油膜厚度综合对比分析 被引量：1

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作者 侯岩锟 刘振刚 +3 位作者 刘振侠 王秋菊 胡敦珂 邢彬 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期36-44,共9页

针对航空发动机中某直齿轮节圆位置,考虑弹流润滑中的热效应,研究了速度参数(u),载荷参数(w)与材料参数(g)对等温解与热解的影响。并对目前广泛用于计算等温条件下最小油膜厚度的三种经验公式进行了对比分析。发现在本文研究的工况范围... 针对航空发动机中某直齿轮节圆位置,考虑弹流润滑中的热效应,研究了速度参数(u),载荷参数(w)与材料参数(g)对等温解与热解的影响。并对目前广泛用于计算等温条件下最小油膜厚度的三种经验公式进行了对比分析。发现在本文研究的工况范围内采用Грубин与Dowson公式计算得到的弹流润滑等温解与热解误差较大。而Yang公式在速度参数较低或载荷参数适中的情况下等温解与热解误差较小,在部分工况中可以直接采用该公式对线接触最小油膜厚度进行预测。三种等温经验公式均将载荷参数的影响估计过高。同时以相对误差10%作为量化等温解与热解的界限给出了各无量纲参数的参考范围,若满足以下条件之一,则不可忽略弹流润滑中热效应的影响,等温解不再适用:(1)u>10^-(10);(2)w<5×10^(-5)且u>5×10^(-11);(3)w>3×11^(-4)。 展开更多

关键词 航空发动机 线接触 油膜厚度 弹流润滑 热效应

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时滞反馈下高速磁悬浮轴承转子系统的稳定性分析 被引量：2

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作者 郑凯 《航空发动机》 北大核心 2022年第4期1-5,共5页

为了分析机电系统中的微小时滞对于高速磁悬浮轴承转子系统动态特性的影响,采用数值方法讨论了系统周期解稳定性切换问题及振动响应特性随时滞的演化规律,通过Floquet乘子判断系统周期解的稳定性,对于磁悬浮轴承系统计算出了不同工作转... 为了分析机电系统中的微小时滞对于高速磁悬浮轴承转子系统动态特性的影响,采用数值方法讨论了系统周期解稳定性切换问题及振动响应特性随时滞的演化规律,通过Floquet乘子判断系统周期解的稳定性,对于磁悬浮轴承系统计算出了不同工作转速下转子系统失稳的临界时滞,并进行了仿真验证。结果表明:在转速较低的情况下,引起转子系统失稳的时滞大小都在毫秒级,远远高于一般机电控制系统中可能出现的时滞;当转速升高时,微小时滞对于转子系统稳定性的影响更为显著,当转速升高至约18000 r/min时,失稳时滞缩短至只有60μs,当转速升高至60000 r/min时,转子系统在时滞约为19μs的情况下就会出现失稳。因此在高速磁悬浮轴承系统设计时要充分考虑时滞的影响,以保证系统设计的稳定性。 展开更多

关键词 多电发动机 磁悬浮轴承 时滞 周期解 稳定性

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HB与ISO标准中锥齿轮轮齿弯曲疲劳强度计算标准比较

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作者 滕文爽 郭梅 +2 位作者 宋振海 庞顺清 李锦花 《航空发动机》 北大核心 2022年第3期65-69,共5页

为正确评估不同标准中的轮齿强度计算结果,分析和比较了航空工业标准(HB)与国际标准化组织(ISO)标准计算锥齿轮轮齿弯曲疲劳承载能力。通过计算方法比较和实例计算对比2种途径,找出了2种标准计算公式的差异、修正系数种类和取值上的差异... 为正确评估不同标准中的轮齿强度计算结果,分析和比较了航空工业标准(HB)与国际标准化组织(ISO)标准计算锥齿轮轮齿弯曲疲劳承载能力。通过计算方法比较和实例计算对比2种途径,找出了2种标准计算公式的差异、修正系数种类和取值上的差异,及其对计算结果的影响。结果表明:2种标准考虑的影响因素不同,ISO标准相较HB考虑的因素更为全面,特别是在动载系数、应力修正、尺寸系数等参数计算上存在较大差异,使得采用ISO标准计算齿根应力基本值更小,齿根应力与许用齿根应力更大;ISO标准中提供的动载系数根据转速区域的不同采用的计算公式不同,提供的尺寸系数考虑了不同组织和热处理工艺对系数取值的影响,对计算结果更有指导意义。 展开更多

关键词 锥齿轮 轮齿 齿根应力 强度计算 弯曲疲劳 航空工业标准 国际标准化组织标准

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