航空發(fā)動(dòng)機(jī)論文范文
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第1篇
航空發(fā)動(dòng)機(jī)強(qiáng)度計(jì)算作為專業(yè)必修課，從航空發(fā)動(dòng)機(jī)中抽象出葉片、盤(pán)等結(jié)構(gòu)，建立模型，開(kāi)展結(jié)構(gòu)的應(yīng)力計(jì)算和強(qiáng)度分析，較為艱澀、枯燥，采用傳統(tǒng)的板書(shū)教學(xué)模式，教師對(duì)于說(shuō)明復(fù)雜的零部件結(jié)構(gòu)和受載形式往往力不從心，此外，傳統(tǒng)的教學(xué)方法還受到課堂板書(shū)時(shí)間、教學(xué)語(yǔ)言、課堂紀(jì)律等不利因素影響，從而影響學(xué)生聽(tīng)課的積極性，教學(xué)的進(jìn)度和教學(xué)的質(zhì)量。與板書(shū)教學(xué)相比，教師使用多媒體課件時(shí)，學(xué)生往往會(huì)表現(xiàn)出較大的興趣。據(jù)有關(guān)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，同樣的內(nèi)容，視聽(tīng)結(jié)合記憶效果比只憑看提高40%，多媒體教學(xué)正是實(shí)現(xiàn)視聽(tīng)結(jié)合的有效手段。因此，在發(fā)動(dòng)機(jī)強(qiáng)度計(jì)算的教學(xué)過(guò)程中，采取多媒體輔助教學(xué)可以達(dá)到提高教學(xué)效率、吸引學(xué)生專注度、加深學(xué)生理解力等積極的作用。多媒體教學(xué)是指通過(guò)計(jì)算機(jī)把多媒體的符號(hào)、文字、公式、圖像、聲音、動(dòng)畫(huà)等各個(gè)要素按教學(xué)要求進(jìn)行有機(jī)組合，并采用投影屏幕的形式顯示出來(lái)，結(jié)合教師的講解和引導(dǎo)達(dá)到合理教學(xué)過(guò)程的目的。多媒體教案與傳統(tǒng)書(shū)面教案相比，更加美觀、生動(dòng)。對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)強(qiáng)度計(jì)算這類具有內(nèi)容抽象而又復(fù)雜的課程，具有明顯的教學(xué)效果。多媒體教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)方式相比具有以下優(yōu)點(diǎn)。
1.多媒體教學(xué)具有生動(dòng)、形象、具體可感的特點(diǎn)，可以解決板書(shū)不易表達(dá)的內(nèi)容，抽象問(wèn)題直觀化，創(chuàng)建生動(dòng)的表象。
2.多媒體教學(xué)集聲音、影響、圖片、文字、動(dòng)畫(huà)于一體，能夠充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的感官系統(tǒng)，極大提高學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)興趣和專注度，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，活躍課堂氣氛。
3.多媒體教學(xué)具有知識(shí)容量大、信息量多等特點(diǎn)，提高單位時(shí)間授課信息量，有利于學(xué)生拓寬知識(shí)視野。
4.多媒體教學(xué)事先組織好的教學(xué)內(nèi)容，有利于節(jié)約教師板書(shū)時(shí)間，使得教師更加靈活地控制教學(xué)節(jié)奏、設(shè)計(jì)教學(xué)過(guò)程、提高教學(xué)效率，同時(shí)降低教師上課的強(qiáng)度，避免重復(fù)板書(shū)這種機(jī)械的體力勞動(dòng)。
二、多媒體教學(xué)的注意事項(xiàng)
隨著微機(jī)和多媒體技術(shù)的發(fā)展和普及，多媒體教學(xué)正逐步取代傳統(tǒng)的教學(xué)方式，有數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示高等教育80%以上的老師已經(jīng)視多媒體為必不可少的教學(xué)工具。然而，多媒體教學(xué)只是一種教學(xué)手段，如何合理地使用多媒體技術(shù)提高教學(xué)質(zhì)量一直是眾多教師所關(guān)注的重點(diǎn)。
（一）多媒體教學(xué)具有眾多優(yōu)勢(shì)，但是使用不當(dāng)，會(huì)存在以下問(wèn)題
1.教師過(guò)多依賴多媒體教件，照本宣科，忽略課前備課，對(duì)講課內(nèi)容不熟悉。多媒體課件中已經(jīng)事先設(shè)計(jì)好講課的文字、圖片和公式等內(nèi)容，容易導(dǎo)致教師輕視課前備課，導(dǎo)致在課堂上對(duì)所講授內(nèi)容不熟悉。
2.采用他人多媒體課件，生搬硬套，缺少教師作為教學(xué)主體對(duì)課程的思考。現(xiàn)在多數(shù)課程都采用了多媒體課件，教師也可能通過(guò)很多途徑獲得相關(guān)課程的多媒體課件，直接使用他人課件就可能導(dǎo)致教師缺乏對(duì)所授課程的積極思考和講課方式的精心設(shè)計(jì)。
3.多媒體教件成為教師講解演示的工具，缺少師生之間的互動(dòng)，會(huì)導(dǎo)致學(xué)生過(guò)于被動(dòng)地接受知識(shí)，甚至缺乏學(xué)習(xí)的興趣。
4.多媒體教件華而不實(shí)，分散學(xué)生注意力。多媒體教件可以穿插聲音、影像、圖片，建立一個(gè)豐富多彩的立體課堂。但是，多媒體教件也同時(shí)可能存在過(guò)度使用聲、光、影，從而沖淡教學(xué)的主要內(nèi)容，同時(shí)分散同學(xué)的注意力。
5.多媒體教件的優(yōu)點(diǎn)之一是知識(shí)容量大、信息量多，然而使用不當(dāng)也會(huì)使得這一優(yōu)點(diǎn)變成缺點(diǎn)。單頁(yè)信息量大，重點(diǎn)不突出，也可能導(dǎo)致授課速度過(guò)快的缺點(diǎn)。
（二）教師在多媒體教學(xué)的過(guò)程中，有必要注意以下幾點(diǎn)，才能更好地發(fā)揮多媒體教學(xué)的優(yōu)勢(shì)
1.使用多媒體課件，應(yīng)在課前對(duì)多媒體課件和教材充分熟悉，對(duì)內(nèi)容了然于胸，并合理板書(shū)，引起學(xué)生積極性，發(fā)揮教師在教學(xué)過(guò)程中的主導(dǎo)作用。
2.多媒體課件中，注意課程內(nèi)容的貫穿和表達(dá)。多媒體課件的內(nèi)容安排要站在學(xué)生的角度來(lái)思考，每幅畫(huà)面的出現(xiàn)要符合學(xué)生的學(xué)習(xí)思維習(xí)慣。如：逐條顯示畫(huà)面的信息，做好前后承接，圖形配以一定的關(guān)鍵文字進(jìn)行說(shuō)明，公式的推導(dǎo)要像寫(xiě)板書(shū)一樣逐條出現(xiàn)。
3.教師和學(xué)生同為主體，互動(dòng)教學(xué)。避免教師在上面不停地講，學(xué)生在下面沉默地聽(tīng)。在多媒體課件設(shè)計(jì)過(guò)程中，要實(shí)現(xiàn)分步提示，要適時(shí)地拋出問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生跟著教師的思路走，引導(dǎo)和指導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，對(duì)學(xué)生的疑難問(wèn)題及時(shí)反饋、及時(shí)解決。
4.畫(huà)面簡(jiǎn)潔，只顯示相關(guān)信息。要重視心理學(xué)中的有意注意和無(wú)意注意規(guī)律，減少在課件中與教學(xué)內(nèi)容無(wú)關(guān)系的圖像、音樂(lè)、動(dòng)畫(huà)等，否則會(huì)使學(xué)生把更多的無(wú)意注意放在畫(huà)面和音樂(lè)上，無(wú)法專心于真正需要他們關(guān)注的教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)效果大打折扣。因此，不要在多媒體課件上使用不必要的圖像或動(dòng)畫(huà)裝飾。
5.課件上的信息要簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確、明了，突出重點(diǎn)，避免把整段文字搬上屏幕，導(dǎo)致學(xué)生來(lái)不及看，引起厭煩情緒。講課注意節(jié)奏，快慢結(jié)合，對(duì)于內(nèi)容簡(jiǎn)單的要加快節(jié)奏，重點(diǎn)、難點(diǎn)要慢講，從而加深學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解與消化。由此可見(jiàn)，雖然多媒體教學(xué)有著傳統(tǒng)教學(xué)不可比擬的優(yōu)點(diǎn)，合理運(yùn)用多媒體手段可以提高教學(xué)效果，但是多媒體教學(xué)并非是改善教學(xué)效果的唯一途徑和手段，不能因?yàn)槠鋬?yōu)點(diǎn)而完全拋棄板書(shū)等傳統(tǒng)教學(xué)手段。更為理智的做法是針對(duì)不同的教學(xué)內(nèi)容，采取與之相應(yīng)的教學(xué)手段，綜合利用各種教學(xué)方式，取長(zhǎng)補(bǔ)短，相輔相成，從而達(dá)到提高教學(xué)效果的最終目的。
三、《航空發(fā)動(dòng)機(jī)強(qiáng)度計(jì)算》課程中多媒體教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合
第2篇
關(guān)鍵詞：航空發(fā)動(dòng)機(jī)；整機(jī)振動(dòng)；高壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片超溫；冷卻失效
中圖分類號(hào)：V231 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
當(dāng)代航空發(fā)動(dòng)機(jī)的高壓渦輪部件承接在主燃燒室后，是將高溫高壓氣體內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能最重要的部件之一。雖然目前絕大多數(shù)的高壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片均采用高性能的單晶合金材料制造，但高溫高壓高轉(zhuǎn)速的惡劣工作條件下，仍存在多種影響因素導(dǎo)致高壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片局部超溫，進(jìn)而發(fā)生葉片基體脫落等惡性狀況。
以最終確定為高壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片局部超溫原因?qū)е碌哪澈娇瞻l(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)事件進(jìn)行典型分析，探究造成局部超溫的影響因素，充實(shí)完善振動(dòng)問(wèn)題數(shù)據(jù)庫(kù)，為后續(xù)航空發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)問(wèn)題的判斷提供分析思維導(dǎo)向。
1.振動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)分解檢查情況概述
1.1 故障現(xiàn)象
某航空發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)過(guò)程中，出現(xiàn)振動(dòng)值急劇上升，大幅超出規(guī)定值的現(xiàn)象。立即停止試驗(yàn)，用孔探儀檢查發(fā)現(xiàn)，該航空發(fā)動(dòng)機(jī)的高壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片多處燒蝕。
1.2 發(fā)動(dòng)機(jī)分解檢查情況
故障發(fā)生后，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)按大組件進(jìn)行了分解檢查。外部管路、附件及尾噴口分解未見(jiàn)異常；分解加力擴(kuò)散器時(shí)，發(fā)現(xiàn)少量金屬顆粒；分解渦輪后機(jī)匣時(shí)，發(fā)現(xiàn)少量金屬粉末狀顆粒，且多為粉末狀碎屑；分解低壓渦輪轉(zhuǎn)子組合件時(shí)，發(fā)現(xiàn)低壓一級(jí)導(dǎo)向器密封片變形，低壓一級(jí)渦輪葉片表面存在不同程度打傷；分解高壓渦輪轉(zhuǎn)子組合件時(shí)，發(fā)現(xiàn)16片葉片存在嚴(yán)重?fù)p傷掉塊情況，其余葉片存在不同程度的變形，葉片葉尖磨損嚴(yán)重；分解主燃燒室聯(lián)合單元體時(shí)，發(fā)現(xiàn)高壓渦輪導(dǎo)向器葉片組上1件堵塊缺失，高壓渦輪導(dǎo)向器葉片表面存在多處不同程度的打傷，高壓渦輪外環(huán)塊磨損嚴(yán)重，外環(huán)塊封嚴(yán)片嚴(yán)重變形；分解二支點(diǎn)支承組件時(shí)，發(fā)現(xiàn)二支點(diǎn)密封裝置石墨斷裂一處；分解低壓?jiǎn)卧w、高壓機(jī)匣、高壓壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子及中介機(jī)匣組件時(shí)，未見(jiàn)明顯異常。
1.3 檢定結(jié)果
因主要受損零件集中在渦輪部分，高壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片受損嚴(yán)重，故將全臺(tái)高壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片（72片）委托中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司失效分析中心進(jìn)行分析工作。對(duì)高壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片斷口分析結(jié)果表明，為高壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片超溫導(dǎo)致的超溫疲勞斷裂。
2.高壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片超溫影響因素分析
葉片出現(xiàn)超溫一般有以下幾個(gè)來(lái)源：油體霧化不良、燃油品質(zhì)不良、起動(dòng)噴嘴油壓過(guò)低等造成的燃燒不均勻，富油燃燒，火焰后移等導(dǎo)致的環(huán)境超溫；冷卻通道（氣膜孔、型芯堵塞、葉片結(jié)構(gòu)損壞）破壞造成溫度場(chǎng)分布不均勻?qū)е碌木植砍瑴氐取脑摵娇瞻l(fā)動(dòng)機(jī)葉片試車情況以及其他部件的損傷情況，對(duì)此臺(tái)高壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片出現(xiàn)局部區(qū)域性超溫的原因展開(kāi)分析。
2.1 環(huán)境超溫
從高壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片損傷周向分布情況看，損傷掉塊且超溫的葉片集中在1/4的區(qū)域內(nèi)。距離較遠(yuǎn)的葉片有過(guò)熱，但無(wú)超溫現(xiàn)象，可以說(shuō)明高壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片環(huán)境溫度無(wú)明顯異常，即部分葉片的超溫疲勞斷裂是由局部超溫導(dǎo)致的。
2.2 局部超溫
梳理經(jīng)驗(yàn)樹(shù)，導(dǎo)致高壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片局部超溫的原因有：高壓渦輪轉(zhuǎn)子冷卻流路不暢；高壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片頂端蓋板脫落或翹曲；葉片內(nèi)冷卻通道堵塞；高壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片損傷導(dǎo)致冷卻失效。針對(duì)某航空發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行逐條分析。
2.2.1 高壓渦輪轉(zhuǎn)子冷卻流路不暢
該冷卻流路的空氣從高壓壓氣機(jī)出口引入轉(zhuǎn)子盤(pán)腔內(nèi)部，經(jīng)高壓壓氣機(jī)封嚴(yán)盤(pán)上的一道篦齒流入高壓鼓筒軸外腔，然后又經(jīng)一道篦齒與經(jīng)預(yù)旋噴嘴后的主燃燒室內(nèi)環(huán)腔的氣流匯合后分為兩股。一股經(jīng)篦齒盤(pán)上的外篦齒后，從導(dǎo)向葉片和轉(zhuǎn)子葉片根部的間隙流入主流道；另一股經(jīng)篦齒盤(pán)上的孔后流入高壓渦輪工作葉片，對(duì)高壓渦輪工作葉片冷卻后，分別從葉片前緣、蓋板上和其他部位的氣膜孔及尾緣的劈縫流入主流道。根據(jù)主燃燒室故檢結(jié)果，預(yù)旋噴嘴處未發(fā)現(xiàn)異常，冷卻流路未發(fā)現(xiàn)堵塞，故某航空發(fā)動(dòng)機(jī)的高壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片局部超溫的原因不為高壓渦輪轉(zhuǎn)子冷卻流路不暢。
2.2.2 高壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片頂端蓋板脫落或翹曲
高壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片蓋板缺失可造成葉片內(nèi)冷卻空氣從頂端流出，葉片氣模孔無(wú)冷卻氣流出，葉片氣膜冷卻失效，會(huì)造成葉片燒蝕掉塊。檢查葉片蓋板，掉塊較大的高壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片的葉片蓋板在前緣位置完全損傷，其他宏觀未裂葉片的葉片蓋板無(wú)明顯掉塊，僅存在^為嚴(yán)重的刮磨，及葉背葉尖棱邊變形缺失。該航空發(fā)動(dòng)機(jī)曾發(fā)生過(guò)高壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片蓋板脫落、翹曲故障，與此次事故的現(xiàn)象不符，且高壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片已經(jīng)采取多種措施，避免蓋板翹曲故障發(fā)生。因此認(rèn)為某航空發(fā)動(dòng)機(jī)的高壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片局部超溫的原因?yàn)楦邏簻u輪轉(zhuǎn)子葉片頂端蓋板脫落或翹曲的概率較低。
2.2.3 葉片內(nèi)冷卻通道堵塞
外來(lái)物堵塞高壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片冷卻通道，有可能導(dǎo)致葉片冷卻的逆流裕度不足而發(fā)生超溫。因此做如下工作，分解檢查故障葉片榫頭底部進(jìn)氣窗口，未發(fā)現(xiàn)堵塞物；解剖葉片未發(fā)現(xiàn)堵塞現(xiàn)象；復(fù)查葉片水流量均合格。據(jù)此排除某航空發(fā)動(dòng)機(jī)的高壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片局部超溫的原因?yàn)槿~片內(nèi)冷卻通道堵塞。
2.2.4 高壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片損傷導(dǎo)致冷卻失效
檢查結(jié)果表明，一個(gè)高壓渦輪導(dǎo)向器堵塊缺失。該堵塊尺寸為14.8mm×4.3mm×2.2mm，材料為K40M。裝配于高壓渦輪導(dǎo)向葉片上緣板后端，用真空釬焊方法固定，主要作用是封堵葉片緣板鑄造時(shí)的工藝退渣口。
將全臺(tái)共計(jì)72片高壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片做能譜分析，結(jié)果表明第14塊高壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片表面存在K40M，且所有高壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片表面未見(jiàn)其他異常外來(lái)成分。這表明缺失的高壓渦輪導(dǎo)向器堵塊脫落，并且撞擊了高壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片。分析認(rèn)為如果高壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片受到外物打傷產(chǎn)生裂紋或裂口，裂紋或裂口損傷隨著高壓渦輪轉(zhuǎn)子工作出現(xiàn)擴(kuò)展，使高壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片內(nèi)部冷卻空氣從損傷處流出，葉片氣模冷卻失效造成葉片超溫?zé)g，在中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司失效分析中心分析報(bào)告中，有3片葉片疲勞起源特征為外物打傷。
因此，高壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片受到外物打傷引起葉片冷卻失效有很大可能是某航空發(fā)動(dòng)機(jī)高壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片局部超溫的主要原因。
3.某航空發(fā)動(dòng)機(jī)故障檢查結(jié)論并改進(jìn)工藝
在初步判定為高壓渦輪導(dǎo)向器堵塊脫落打傷高壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片引起葉片冷卻失效后，有大量的故障檢查事實(shí)滿足以上推論，如：高壓渦輪導(dǎo)向器工藝堵塊掉落；高壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片損傷嚴(yán)重；高壓渦輪導(dǎo)向器及其他高壓渦輪后的流道件均有不同程度損傷；高壓渦輪之前的流道件故檢未發(fā)現(xiàn)異常；掉塊葉片主要集中在周向約1/4區(qū)域內(nèi)；故障起始發(fā)生在高壓渦輪導(dǎo)向器和高壓渦輪之間；從斷口分析結(jié)果來(lái)看，高壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片出現(xiàn)疲勞斷裂是由于葉片超溫造成材質(zhì)疲勞性能下降，在源區(qū)應(yīng)力集中（氣膜孔和燒蝕缺陷）和振動(dòng)應(yīng)力作用下出現(xiàn)疲勞開(kāi)裂和擴(kuò)展，最終導(dǎo)致掉塊；從試車情況分析，應(yīng)是高壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片發(fā)生故障后引起的振動(dòng)；從以往高導(dǎo)葉片堵塊脫落故障分析，由于高導(dǎo)堵塊焊接工藝存在問(wèn)題，堵塊存在脫落的可能性，且堵塊脫落對(duì)高壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片等零件會(huì)造成傷害；從故障原因分析，高導(dǎo)葉片堵塊脫落打傷高壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片可以造成高壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片冷卻失效導(dǎo)致局部超溫，進(jìn)而發(fā)生撕裂掉塊等。
依據(jù)分析推得故障模式：發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，一個(gè)高壓渦輪導(dǎo)向器堵塊發(fā)生脫落，掉落在高壓渦輪導(dǎo)向器與高壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片之間的流道內(nèi)。堵塊隨著氣流撞擊到高速旋轉(zhuǎn)的高壓渦輪轉(zhuǎn)子某些葉片前緣，對(duì)這些葉片產(chǎn)生傷害，形成裂紋或裂口。裂紋或裂口損傷在熱應(yīng)力、離心應(yīng)力及振動(dòng)應(yīng)力等的共同作用下，逐步擴(kuò)展，導(dǎo)致高壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片冷卻失效，致使葉片超溫造成材質(zhì)疲勞性能下降，進(jìn)而發(fā)生撕裂掉塊的情況。撕裂掉塊的葉片殘骸四散，對(duì)相鄰高壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片繼續(xù)產(chǎn)生傷害。葉片的撕裂掉塊影響了附近其他葉片的冷卻效果，致使其他葉片也發(fā)生了超溫的情況。多個(gè)葉片的損傷使得高壓渦輪轉(zhuǎn)子平衡被破壞，高壓渦輪轉(zhuǎn)子發(fā)生振動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)值激增，振動(dòng)引起高壓渦輪轉(zhuǎn)子異位，高壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片與高壓渦輪機(jī)匣外環(huán)以及空氣導(dǎo)管與低渦軸等發(fā)生異常碰磨。
至此，某航空發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)過(guò)程中振動(dòng)故障的原因判定為高壓渦輪導(dǎo)向器堵塊脫落。針對(duì)此問(wèn)題，將高壓渦輪導(dǎo)向器堵塊的工藝方法由真空釬焊改為氬弧焊，某航空發(fā)動(dòng)機(jī)后續(xù)試驗(yàn)過(guò)程中杜絕了此類問(wèn)題的發(fā)生。
結(jié)語(yǔ)
航空發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展很大程度上是由于一次又一次解決了振動(dòng)問(wèn)題。振動(dòng)影響因素眾多，如何準(zhǔn)確抓住發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)的罪魁禍?zhǔn)祝敬卧囼?yàn)過(guò)程振動(dòng)的排除方法可供相關(guān)技術(shù)人員借鑒：
（1）全面系統(tǒng)檢查故障航空發(fā)動(dòng)機(jī)，得到翔實(shí)的故障檢查結(jié)論；
（2）抓住故障檢查結(jié)論重要部分進(jìn)行最高能力分析；
（3）查閱振動(dòng)問(wèn)題數(shù)據(jù)庫(kù)尋找故障發(fā)生可能原因，利用排除法分析；
（4）大膽假設(shè)最可能原因，尋找事實(shí)證明，推理故障模式；
（5）判定故障原因，進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)，充航空發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)問(wèn)題數(shù)據(jù)庫(kù)。
在航空發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)問(wèn)題的解決上，充實(shí)完善航空發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)問(wèn)題數(shù)據(jù)庫(kù)、建立符合航空發(fā)動(dòng)機(jī)體系的分析問(wèn)題方法，才是解決振動(dòng)問(wèn)題，提升航空發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)技術(shù)的正確途徑。
參考文獻(xiàn)
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第3篇
Abstract： This paper， through virtual reality technology， constructed a aero-engine virtual teaching experiment system which can achieve the functions of engine simulation assembly， engine structure display， engine working mechanism demo， engine simulation test. Through the three-dimensional interaction and visual simulation means of this system， the students can get the vision， hearing， touch and other sensory experiences， with a very strong interaction and immersion. Engine virtual teaching experiment system effectively overcome the high cost， operational difficulties and other issues of traditional teaching experiment， so it has great significance to the promotion of China's aviation technical personnel training.
關(guān)鍵詞： 航空發(fā)動(dòng)機(jī)；虛擬教學(xué)；三維仿真；人機(jī)交互
Key words： aero-engine；virtual learning；three-dimensional simulation；human-computer interaction
中圖分類號(hào)：G64 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2013）11-0181-02
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作者簡(jiǎn)介：劉振俠（1963-），男，陜西西安人，教授，研究方向?yàn)楹娇瞻l(fā)動(dòng)機(jī)推進(jìn)理論與工程。
0 引言
航空發(fā)動(dòng)機(jī)是當(dāng)代工業(yè)技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶，是工業(yè)技術(shù)“皇冠上的明珠”，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)、國(guó)防建設(shè)起著戰(zhàn)略性的作用。隨著軍事需求、民用航空的發(fā)展，航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)日新月異，新的設(shè)計(jì)構(gòu)造不斷涌現(xiàn)。但是長(zhǎng)期以來(lái)，由于人才短缺、基礎(chǔ)薄弱等原因，我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)始終與國(guó)外先進(jìn)國(guó)家存在著較大的差距。因此，培養(yǎng)高素質(zhì)、創(chuàng)新型的航空發(fā)動(dòng)機(jī)人才對(duì)促進(jìn)我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)發(fā)展至關(guān)重要。
實(shí)踐教學(xué)是航空發(fā)動(dòng)機(jī)教學(xué)工作中的重要一環(huán)，對(duì)促進(jìn)學(xué)生了解發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部復(fù)雜結(jié)構(gòu)、理解相關(guān)理論知識(shí)起著重要作用。傳統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容主要包括參觀發(fā)動(dòng)機(jī)樣機(jī)、進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)試車實(shí)驗(yàn)等。但是，由于航空發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，難以觀測(cè)到內(nèi)部細(xì)致結(jié)構(gòu)；進(jìn)行一次航空發(fā)動(dòng)機(jī)試車實(shí)驗(yàn)不僅花費(fèi)高昂，而且對(duì)操作者要求極高，只能由專業(yè)技術(shù)人員操作，學(xué)生的參與度很低；另外，航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)日新月異，教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備難以及時(shí)更新，使學(xué)生所學(xué)知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用嚴(yán)重脫節(jié)。
為了提高學(xué)生教學(xué)質(zhì)量，解決航空發(fā)動(dòng)機(jī)教學(xué)設(shè)備陳舊、實(shí)驗(yàn)費(fèi)用高昂等問(wèn)題，本文將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與發(fā)動(dòng)機(jī)專業(yè)教學(xué)相結(jié)合，建設(shè)了了航空發(fā)動(dòng)機(jī)虛擬教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。
1 系統(tǒng)組成與功能
實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)旨在建立數(shù)字化的三維虛擬航空發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)室，可以實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)的虛擬裝配，發(fā)動(dòng)機(jī)試車臺(tái)實(shí)驗(yàn)仿真，發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部工作原理及內(nèi)部流場(chǎng)展示等多個(gè)教學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。學(xué)生能夠通過(guò)這個(gè)虛擬空間觀看發(fā)動(dòng)機(jī)教學(xué)實(shí)驗(yàn)，并通過(guò)視、聽(tīng)、觸等感知行為去體驗(yàn)，學(xué)生能夠主動(dòng)操作實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)具有很強(qiáng)的交互性與沉浸感。
如圖1所示，為航空發(fā)動(dòng)機(jī)虛擬教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的軟硬件組成。硬件包括人機(jī)交互所用的傳感設(shè)備（如數(shù)據(jù)手套、六自由度鼠標(biāo)、觸覺(jué)與力度反饋器等）、顯示設(shè)備（如頭盔、投影屏）、虛擬環(huán)境產(chǎn)生器（包括高性能圖形工作站、立體聲音響）；支撐軟件包括對(duì)象模型生成軟件、虛擬視景軟件以及程序編輯平臺(tái)等。
通過(guò)軟硬件結(jié)合，航空發(fā)動(dòng)機(jī)虛擬教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)由發(fā)動(dòng)機(jī)虛擬裝配、模化實(shí)驗(yàn)、流場(chǎng)顯示等三個(gè)模塊的多種功能。
1.1 發(fā)動(dòng)機(jī)虛擬裝配模塊。學(xué)生能夠在全場(chǎng)景、沉浸式的虛擬環(huán)境下任意角度觀測(cè)到航空發(fā)動(dòng)機(jī)各大部件及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，通過(guò)配戴數(shù)據(jù)手套實(shí)時(shí)交互地對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)三維模型進(jìn)行虛擬裝配，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)總體結(jié)構(gòu)和部件間的連接關(guān)系的認(rèn)識(shí)；
1.2 航空發(fā)動(dòng)機(jī)模化教學(xué)視景仿真模塊。此平臺(tái)可模擬發(fā)動(dòng)機(jī)在工作過(guò)程中內(nèi)部的運(yùn)行情況，利用視景仿真技術(shù)模擬渦輪轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，氣流在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)外函道的流動(dòng)以及燃燒室和尾噴管的火焰現(xiàn)象，并能通過(guò)對(duì)油門桿的交互操作實(shí)現(xiàn)對(duì)這些動(dòng)態(tài)現(xiàn)象的控制，可以使學(xué)生從視覺(jué)上對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部工作狀態(tài)有形象直觀的認(rèn)識(shí)；
1.3 發(fā)動(dòng)機(jī)試車實(shí)驗(yàn)仿真模塊。能夠模擬能使發(fā)動(dòng)機(jī)試車的操作過(guò)程，可以使學(xué)生了解發(fā)動(dòng)機(jī)試車的具體步驟，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)試車實(shí)驗(yàn)的實(shí)際操作能力；通過(guò)曲線歷程圖和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)反映發(fā)動(dòng)機(jī)特性參數(shù)的變化，加深對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理和氣動(dòng)特性的理解；提供發(fā)動(dòng)機(jī)試車的立體音效和控制臺(tái)視景仿真，加強(qiáng)了系統(tǒng)的沉浸感；
1.4 流場(chǎng)顯示仿真模塊。能夠模擬發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)流場(chǎng)質(zhì)點(diǎn)的流動(dòng)軌跡，可以使觀測(cè)者直觀了解如葉柵繞流等實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及其機(jī)理，加深對(duì)相關(guān)專業(yè)課的認(rèn)識(shí)和理解，達(dá)到較好的教學(xué)效果。
2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案
為了應(yīng)用相應(yīng)的軟硬件設(shè)備，完成航空發(fā)動(dòng)機(jī)虛擬教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)應(yīng)滿足的需求與功能，采取了以下設(shè)計(jì)流程來(lái)完成系統(tǒng)的搭建，如圖2所示。
2.1 第一層為硬件層，主要由虛擬現(xiàn)實(shí)人機(jī)交互系統(tǒng)、大屏幕立體顯示系統(tǒng)和小型桌面虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)組成。其中小型桌面虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)包括高端PC工作站、VR專業(yè)三維立體圖形發(fā)生器、紅外立體眼鏡及播放器組成和CRT彩色顯示器組成。而人機(jī)交互系統(tǒng)包括由六自由度三維空間立體鼠標(biāo)、數(shù)據(jù)手套等組成。其中六自由度立體鼠標(biāo)可實(shí)現(xiàn)x、Y、z三個(gè)方向上的移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)功能；而數(shù)據(jù)手套可以真實(shí)地模擬人手的裝配動(dòng)作和觸覺(jué)感應(yīng)。大屏幕立體顯示系統(tǒng)由投影儀、立體轉(zhuǎn)換器、硬幕、偏振片和偏振立體眼鏡組成。
2.2 第二層為硬件接口層，主要用于獲取六自由度三維空間鼠標(biāo)、數(shù)據(jù)手套等的虛擬裝配環(huán)境結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，設(shè)定立體眼睛雙目視覺(jué)間隔參數(shù)等。
2.3 第三層為3D模型層，首先可利用Creator、CAD等建模工具，采用體素法、輪廓掃描法和實(shí)體掃描等方法建立幾何模型，對(duì)物體的形狀、位置、大小等幾何信息，以及發(fā)動(dòng)機(jī)各部件間連接關(guān)系等拓?fù)湫畔⑦M(jìn)行描述，獲得物體重心、表面積、體積、密度、質(zhì)量、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等幾何、物理參數(shù)。
2.4 第四層為支持工具層，在本例中為VEGA虛擬環(huán)境開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，運(yùn)行于vC++6.O工作平臺(tái)，它提供了大量的處理窗口、環(huán)境以及實(shí)現(xiàn)虛擬動(dòng)作的函數(shù)。
2.5 第五層為驅(qū)動(dòng)層，包括數(shù)據(jù)手套、六自由度三維空間鼠標(biāo)、位置跟蹤器、立體顯示設(shè)備等的驅(qū)動(dòng)程序。
2.6 第六層為應(yīng)用層，可采用vc++6.O開(kāi)發(fā)出面向用戶的友好的虛擬裝配環(huán)境。最終用戶并不需要了解繁瑣的函數(shù)調(diào)用和硬件接口，只需通過(guò)空間立體鼠標(biāo)、力反饋數(shù)據(jù)手套等輸入裝配控制指令，并通過(guò)立體眼鏡、頭盔顯示器等設(shè)備觀看到實(shí)時(shí)的裝配效果。
3 系統(tǒng)應(yīng)用與前景
航空發(fā)動(dòng)機(jī)虛擬教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與航空發(fā)動(dòng)機(jī)專業(yè)教學(xué)與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，克服了傳統(tǒng)教學(xué)方法設(shè)備更新困難、試驗(yàn)費(fèi)用高昂等問(wèn)題，突破了傳統(tǒng)教學(xué)方式的局限性，有效地推動(dòng)了教學(xué)方式的改革與創(chuàng)新。通過(guò)航空發(fā)動(dòng)機(jī)虛擬教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)在教學(xué)實(shí)踐中的應(yīng)用，系統(tǒng)有效提高了專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)質(zhì)量，節(jié)約了實(shí)驗(yàn)教學(xué)成本，將我國(guó)航空動(dòng)力專業(yè)的教學(xué)工作推上了一個(gè)新的臺(tái)階。同時(shí)，虛擬教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的思想在土木建筑、軍事教育、醫(yī)學(xué)教學(xué)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。隨著計(jì)算機(jī)與多媒體技術(shù)、仿真技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的迅速發(fā)展，虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)必將突破傳統(tǒng)教學(xué)方式得到廣泛應(yīng)用。
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