An essential device for managing the vectoring nozzle's thrust direction is the thrust-vectoring nozzle adjusting mechanism. The attitude of an aircraft's flight may be changed by adjusting the vectoring nozzle's airflow, which affects the direction of thrust. The adjusting mechanism's motion precision and operational stability are crucial in this procedure. In this paper, the influence of the clearance of the motion joint on the dynamic characteristics of the thrust-vectoring nozzle adjusting mechanism under different flight conditions are studied. First, a dynamic model of the thrust-vectoring nozzle adjusting mechanism that takes into account the clearance and friction properties of the motion joint is constructed by combining the Lagrange equation of the first sort with the mixed contact force model and the LuGre friction model. Second, the variation law of nonlinear contact stiffness is explored, and the precision of the dynamic model is confirmed by contrasting the results of the numerical simulation with those of the Simulink simulation. Finally, the simulation results reveal that while the motion joint's clearance causes the adjusting blade's velocity and acceleration to vibrate violently and momentarily during early operation, this clearance has minimal effect on the precision of blade motion throughout the stable phase.
为解决传统扰动参数化方法的设计能力不足等问题,以拓展自由变形技术为基础开发相应参数化方法以改进伴随优化系统,并对典型跨声速风扇/压气机转子Rotor 67进行叶片-端壁一体化伴随优化.结果表明:经过伴随优化,Rotor 67转子在流量、压比等工况约束变化较小的前提下效率提升了0.74%,且整体特性同样得到了大幅改进,而优化前后的几何与流动变化表明,端区几何调整及叶片吸力面变化引起的吸力面加速减弱、激波强度降低、角区分离涡结构改进等,均是性能提升的内在原因.
为实现多学科信息的融合与沉浸式表达,针对当前虚拟现实技术在航空发动机领域的应用存在多学科信息综合表达不足、仿真实时性低等问题,开发了一种跨学科异构模型集成仿真的航空发动机沉浸式虚拟运行系统.在信息融合与实时交互方面,研究航空发动机气动热力性能实时仿真、实时控制、参数化结构建模与仿真、数据实时共享与多学科联合仿真集成等技术,实现了模型实时驱动的航空发动机虚拟运行功能;在数据可视化及3维渲染方面,研究结构数据轻量化处理技术、实时渲染优化技术,对温度、压力等流场数据进行实时映射,实现了逼真、流畅的沉浸式实时渲染效果.基于上述研究工作,在中国首次开发了1套由模型实时驱动、跨学科数据集成的航空发动机沉浸式虚拟运行系统,结果表明:该系统实现了发动机结构、系统和性能模型数据的关联与交互.相关技术和成果可用于协同设计、沉浸式评审、虚拟培训等场景,为未来实现数字孪生、虚实融合的数字发动机研发提供关键技术支撑和参考.
为了解决航空发动机的高温热防护问题,通过RNG k-ε湍流模型开展了U型再生冷却通道内超临界压力RP-3航空煤油换热特性数值研究.探究了进口参数、固壁热导率、壁面粗糙度对换热的影响机制.基于流场和温度场揭示了换热特征和换热机理,通过离心力参数讨论了其作用机制,阐述了二次流对换热的影响,提出了换热关联式,其预测偏差处于±20%以内.结果表明:上游水平通道和下游水平通道受非对称加热作用产生弱二次流,弯通道受离心力作用产生强二次流,高温区近壁流体吸热能力降低造成传热恶化,最高壁温约为935 K;离心力促使热流产生显著的周向迁移.在高进口温度下传热恶化起始位置提前到弯通道,加剧了离心力作用,使热流迁移增强.提高固壁热导率和壁面粗糙度,换热均增强,对离心力影响可忽略.
针对航空关键动部件生产制造及验收试验中出现的提前失效问题,采用多种疲劳失效分析方法和工具,进行了疲劳试验出现失效的原因分析,从宏观和微观分析、金相分析、能谱分析及疲劳试验过程中的应力分析等方面对产生的缺陷进行了系统研究.了解了其疲劳开裂的原因,并对缺陷性质及零件制造工艺过程进行分析.结果表明:应力集中区是最容易出现开裂的位置,也是检测的关键部位,要进一步加强在制件及在役件的表面缺陷的检测,细化其检测实施方式及关键控制点,是保证动部件试验质量的关键.通过加强受力部位的无损检测,为及早发现和及时处理潜在的缺陷提供重要依据,从而降低关键动部件的试验失败的风险,提高产品试验质量及使用寿命,有助于其它机型更好地改进检测的设计要求及应用,为其提供了重要的依据和研究方向.
