2023-506989飞行环境下整机承力结构系统稳健性及动力特性优化研究
2023-506989飞行环境下整机承力结构系统稳健性及动力特性优化研究
2023-******飞行环境下整机承力结构系统稳健性及动力特性优化研究
统一信息编码:HLJGGG202*****090
专业领域:制导与控制技术,电子元器件,探测与识别,计算机与软件,体系建模仿真与评估,电子信息,网络通信,卫星应用,动力与传动,先进材料与制造,可靠性/测试性/维修性,其他
1.目标
针对带加力小涵道比涡扇发动机结构特征和飞行状态特征,开展整机结构动力学特性随飞行/工作状态变化规律研究,提出具有工程适用性的发动机转子-轴承-静子承力结构系统动力学建模方法,揭示在不同状态下承力结构系统的变形规律及其对整机动力响应的影响机理;考虑恶劣载荷状态和轴承复杂运动状态,建立多场耦合作用下轴承-承力结构系统损伤积累力学过程仿真技术,掌握轴承-承力结构非连续性对整机及转子动力学特性影响规律,提出轴承-支承结构优化设计方案,以及环境、载荷、运动状态等效的轴承寿命试验验证方案,建立承力结构系统隔振设计技术和数据驱动的飞行状态下发动机健康监视与故障识别方法,开展不同暖机方式对整机动力特性及振动响应的影响分析,为飞行状态下发动机整机高可靠性和耐久性提供技术支撑。
2.研究内容:
1)复杂飞行状态下整机耦合振动特性与变形控制方法研究。
① 提出复杂飞行状态下载荷边界条件描述方法,建立转子-支承-静子承力系统动力学模型;
② 揭示复杂飞行状态下转子-静子间、双转子间交互激励下振动耦合机理,掌握轴承-支承结构约束非连续性对转子运动状态的影响规律和多支点柔性低压转子弯曲变形对轴承损伤的影响规律,提出全飞行状态和任务包线内典型支点动载荷的确定方法;
③ 提出复杂机动飞行状态下降低整机变形对转子系统动力特性影响的结构设计方法。
2)复杂飞行状态下整机承力系统振动能量传递特性分析与控制方法研究。
① 建立整机承力系统振动波传递机理模型和法兰界面能量耗散机理模型,揭示了承力结构系统内振动能量传递、分布与耗散机理,阐明结构特征参数对能量传递影响规律;
② 提出振动能量在承力系统中传播、耗散的仿真分析方法,实现结构系统振动响应的准确、高效预测;
③ 针对小涵道比涡扇发动机承力系统结构特征及激励载荷特性,开展“吸振-耗能”等抑振措施研究,以降低支点动载荷对支承-承力结构振动疲劳损伤的影响。
3)主支点轴承及支承结构多专业综合评估、优化分析及试验验证研究。
① 为提升主支点轴承及支承结构长期工作可靠性和耐久性,针对发动机不同位置主支点的结构、载荷特征和轴承运动状态,开展轴承及支承结构多专业综合评估,建立多目标平衡优化设计方法;
② 以结构和工艺特征参数为优化对象,提出具有工程适用性的优化方案,通过结构受载-变形状态、滑油冷却润滑效果等多专业目标的综合优化,实现轴承及支承结构系统界面损伤抑制;
③ 收集处理地面试验、外场飞行和使用数据,识别轴承实际工作中的运动状态,提出环境、载荷、运动状态等效的轴承寿命试验验证方案,开展相关机理验证试验,为发动机整机长寿命试验验证提供技术支持。
4)复杂飞行状态下主支点轴承及支承结构系统损伤机理与仿真技术研究。
① 针对发动机不同位置主支点,分析恶劣载荷和轴承复杂运动影响下结构系统多模式损伤积累力学过程,结合发动机研制前期暴露的轴承-支承结构系统故障,掌握结构系统失效模式及机理;
② 建立发动机不同位置主支点轴承及支承结构系统力学特性高精度模型,完善流-固-热多场载荷在模型中的加载方法,实现不同工况下结构系统多模式损伤积累力学过程的数值仿真;
③ 开展主支点及支承结构的结构、工艺和载荷特征参数变化对结构系统损伤积累的影响规律分析研究,并通过敏感度分析提取敏感参数,为提升轴承及支承结构系统长期工作可靠性和耐久性优化设计提供基础。
5)不同暖机方式对整机动力特性及振动响应的影响分析。
① 针对外场发动机使用中不同暖机方式需求,开展不同暖机转速和不同暖机时间对整机变形的影响分析;
② 基于转子-支承-静子承力系统动力学模型,开展不同暖机转速和不同暖机时间对整机动力特性及振动响应的影响分析,揭示影响机理;
③ 结合外场实际使用数据及需求,从控制整机动力特性及振动响应的角度,提出暖机方式优化改进建议。
6)数据驱动的飞行状态下发动机转子-轴承-承力系统健康监视与故障预测方法。
① 收集外场飞行数据,建立强瞬变、高噪声的振动数据的处理分析方法,提高振动数据的信噪比;
② 根据对外厂飞行数据的处理结果,结合前期典型失效模式和故障,将整机动力学仿真数据及飞行振动数据相融合,建立准确表征转子-轴承-承力结构系统健康状态的信号特征参数集,实现典型损伤失效模式与机载振动信号的关联;
③ 建立飞行状态下转子-轴承-承力结构系统健康状态预测与故障识别方法,形成工程适用的有效技术。
3.主要指标
1)不同工作状态下整机关键截面变形仿真计算与试验测量结果对比误差不大于20%;
2)飞行状态对整机结构系统动力特性影响仿真结果与试测数据规律一致,主要特征频率误差不大于20%;
3)针对支承-承力结构的抑振设计,在工作转速范围内振动响应峰值衰减30%;
4)轴承-支承结构系统的损伤-失效力学过程预测的损伤失效形式、位置与整机试验结果基本一致;
5)开展不同暖机转速和不同暖机时间下整机振动响应仿真计算结果与试验验证结果误差不大于20%;
6)轴承-支承结构优化措施不少于2个,可实现轴承腔收油效率提高不小于10%。
4.交付物
【研究报告】
1)复杂飞行状态下整机耦合振动特性与变形控制方法研究报告
2)非连续承力结构系统振动能量传递特性分析与控制方法研究报告
3)主支点轴承-支承结构系统损伤机理与仿真技术研究报告
4)主支点轴承及支承结构系统多专业优化设计及试验验证研究报告
5)不同暖机方式对整机振动的影响分析报告
6)数据驱动的飞行状态下发动机健康监视与故障预测方法报告
7)主支点轴承-支承结构系统寿命验证试验方案报告;
8)承力框架-机匣结构变形及转子弯曲变形对转子动力特性影响机理试验方案报告;
9)非连续承力结构系统振动传递特性机理试验方案报告;
10)“吸振-耗能”等抑振结构机理试验方案报告。
【模型】
1)转子-支承-静子承力系统动力学模型
2)整机承力系统振动能量传递特性分析模型
3)主支点轴承-支承结构系统力学特性仿真模型
【试验件】
1)多支点柔性转子结构模拟试验件
2)承力框架-机匣结构系统变形特征模拟试验件
3)“吸振-耗能”等抑振结构机理试验件
【试验及试验报告】
1)承力框架-机匣结构变形及转子弯曲变形对转子动力特性影响机理试验及试验分析报告;
2)轴承-支承结构系统寿命验证试验分析报告;
3)非连续承力结构系统振动传递特性机理试验及试验分析报告;
4)“吸振-耗能”等抑振结构机理试验及试验分析报告。
5.任务周期:24个月
6.响应单位资质要求:
a)营业执照/事业单位法人证书(必备);
b)质量管理体系(必备);
c)三级及以上保密证书(必备)
d)已列入中国航发动力所合格供应商名录的单位优先。
7.竞争性谈判文件发放时间、地点、方式
报名截止后一周内由项目主管人员通知。
8.技术答疑或现场踏勘时间:
由项目主管人员按照项目需要另行通知,统一组织。
9.谈判时间及地点:另行通知
10.采购单位:中国航发沈阳发动机研究所
地址:辽宁省沈阳市万莲路一号
邮政编码:******
项目主管人员:杜欣 024-******** 130*****321
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报名须知:请填写附件中《军采网采购公告线下对接报名表》,加盖公章,在报名截止日期(2023年5月5日)前,同时发送到如下两个邮箱: 606@seri.aecc.cn 138*****942@139.com 邮件主题写明转 科研部 李明菲收 报名联系电话024-********,138*****942。
附件中的报价单、项目建议书或响应文件模板,待报名时间截止后,联系上述公告中的项目主管人员,获取详细资料后撰写。具体提交时间与项目主管人员商议。
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