开式转子发动机对转桨扇设计

高推进效率的对转桨扇是开式转子发动机最关键的部件之一。国外航空强国对其开展了大量的CFD计算分析及试验验证工作,优化气动性能,降低噪声等级,以满足适航标准;国内目前尚缺乏对开式转子对转桨扇设计技术和CFD分析的相关研究。本文在现有压气机设计技术的基础上,改进CFD设计分析方法,探索设计出开式转子发动机的对转桨扇,并进行了三维定常流场分析。通过与国外文献研究结果的分析对比,初步验证了本文设计和计算结果的合理性。

开式转子发动机对转桨扇匹配特性研究

先进开式转子发动机均采用了高推进效率的对转桨扇。虽然对转桨扇不是发动机热力循环参数,但是其提供了绝大部分的推力,对开式转子发动机的性能优劣起着关键的制约作用。本文采用对转桨扇性能计算模型,考虑了输入总功率、前后排桨扇功率分配比例、前后排桨扇直径比例等几个关键因素,对对转桨扇的匹配特性进行了研究,为开式转子发动机核心机和对转桨扇的最优化匹配设计提供依据。

“升力推力”飞行器技术分析

大气层中的高超声速巡航飞行,将是继喷气发动机时代之后航空发展的又一里程碑,而飞行器设计的"升阻比"屏障也是继热障、黑障之后的又一技术关键。"升力推力"飞行器是根据新世纪对高超声速飞行器的需求提出的一种新型飞行器概念,它可以使飞行器的升阻比得以有效提高。本文对"升力推力"飞行器概念及其动力进行了技术分析,并对其未来的发展进行了展望。

三外涵变循环发动机性能数值模拟

与双外涵模式相比,三外涵变循环技术将使发动机工作范围更广,更易满足未来发动机的自适应要求,及更大提升飞机综合性能。在带核心机驱动风扇级(CDFS)双外涵变循环发动机性能仿真方法基础上,构建了前调节阀门、后调节阀门、第三外涵等的数学模型,开展了三外涵变循环发动机性能模拟方法研究,重点分析了三外涵变循环发动机的稳态性能。结果表明:相比单外涵和双外涵模式,三外涵模式总涵道比调节程度更大,发动机最大状态与亚声速巡航状态间的燃油经济性更明显。

开式转子发动机对转桨扇性能建模研究

对转桨扇开式转子发动机性能计算的难点在于对转桨扇部件的性能计算。传统方法是将对转桨扇简化处理为涡轮螺桨进行计算,但精度较低。本文基于传统涡轮螺桨性能模拟方法,考虑前排桨扇出口气流对后排桨扇的影响,对前、后排桨扇进行独立建模,建立了开式转子发动机对转桨扇部件级性能计算模型,并使用美国NASA风洞试验数据进行验证。结果表明,对转桨扇性能模型计算精度较高,采用此模型可较准确地模拟不同设计参数和不同控制规律下的对转桨扇性能,并评估其对开式转子发动机总体性能的影响。

军用航空发动机特征分析

简述了军用航空发动机的发展历程，介绍了变循环发动机的相关概念，总结了第三、第四代战斗机发动机的结构/性能特点和技术特征，重点分析了第五代战斗机推重比12~15发动机的技术特征。结合自适应发动机技术发展（AETD）项目，预估了三外涵变循环发动机的结构和性能特点，得出了第五代军用航空发动机的性能优势。根据归纳出的军用航空发动机总体性能发展趋势，对未来战斗机发动机的发展进行了展望。

“系列核心机及派生发展”的航空发动机发展思路

核心机的派生发展一直受到航空发达国家的高度重视,并成为发动机系列化发展的主要技术途径.根据我国目前的发动机发展现状,本文提出了'系列核心机及派生发展'的发动机发展思路,对核心机技术及核心机的派生发展进行了讨论和分析.详细介绍了5个核心机的基本参数,通过这5个核心机派生发展形成的系列化发动机,其推力可以覆盖200～20 000daN范围,基本能够满足我国军民用飞机发展对动力装置的需求.

涡轮-冲压组合发动机技术发展浅析

为了确定发展高超声速涡轮-冲压组合发动机的基本思路和分解关键技术,通过对涡轮-冲压组合发动机的基本概念和原理分析,以及国内外发展情况和应用前景等分析,提出了我国发展涡轮-冲压组合发动机的基本思路和需要解决的关键技术。

核心机地面起动供油规律快速确定方法

确定核心机地面起动规律是航空发动机研制中的重要环节。通过对核心机与发动机起动供油规律的对比,和起动过程中数值仿真与试验数据特点的分析,提出了采用数值仿真与试验数据分析相结合,快速确定核心机合适起动供油规律的方法。经几型核心机试验验证,该方法能有效解决起动点火和起动加速等问题,减少起动调试次数,提高起动成功率和试验调试的安全性。核心机起动供油规律的确定,为发动机起动供油规律的确定奠定了基础。

基于条件数和SVD的发动机测量参数选择

研究了航空发动机气路故障诊断中测量参数如何选择的问题。利用发动机故障诊断矩阵,建立了基于条件数和SVD的测量参数选择简易快速算法。算法利用了扰动在诊断系统中的传播,定义了诊断系统的系统能观度和被诊断变量子能观度。在具有不同测量参数诊断系统中,通过计算各自系统能观度和被诊断变量子能观度,确定哪种测量参数的选择更有利于抑制扰动在诊断系统中的传播,从而指导工程中测量参数的选择。通过案例表明了算法的应用价值。算法可用于优化机载发动机测量传感器布局以及台架测量系统中测量传感器布局等,实现测量系统优劣的定量评价。

涡扇发动机地面起动供油边界探索

涡扇发动机在起动性能调试试验中屡屡出现失速导致起动失败,反复调试仍难以实现起动成功至慢车状态。为此,开展了发动机起动供油边界探索方法的研究,探索出发动机起动供油边界,作为起动供油规律调整的参考范围。随后进行了起动供油边界探索试验,获得了发动机起动供油边界,并依据该边界进行起动调试,成功实现了发动机起动至慢车状态。该方法为起动性能调试提供了依据,降低了起动调试的盲目性和风险,减少了起动调试次数,使发动机能够较快实现慢车运转。

拉瓦尔喷管计算模型的改进及其整机仿真验证

根据拉瓦尔喷管的典型工作状态,建立了零维拉瓦尔喷管气体动力学模型,并将其集成到发动机整机部件级模型中,开展了发动机整机加速动态仿真.仿真结果表明:①随着喷口面积的不断收小,发动机低压转速加速曲线存在一段"先降后升"区域,这与实际试车结果吻合;②贴口正激波被推出管外的瞬间,出口马赫数从亚声速突变至超声速,但喷管出口流量、发动机推力变化连续,未见突变现象.

基于特征值和特征向量的测量参数选择

研究了航空发动机气路故障诊断中测量参数如何选择的问题。利用发动机故障诊断矩阵,提出了基于特征值和特征向量比较不同测量参数选择系统之间优劣的简易快速算法,该算法可以从几何角度直观地展现整体解空间和解矢量的方向等变化情况。通过一个单轴涡喷发动机测量系统对比案例有效地表明:地面测试系统的最大与最小特征值比为33,机载系统的最大与最小特征值比为1008,在该单轴涡喷发动机气路故障诊断方面,地面测试系统比机载系统明显更有利于气路故障诊断。该算法可用于优化机载发动机测量传感器布局、台架测量系统中测量传感器布局,指导工程中测量参数的选择等。