液冷塞式二元喷管对发动机红外辐射影响仿真及实验研究

随着现代红外制导武器不断发展,作战飞行器的生存面临着巨大的威胁。数值仿真和实验研究了液冷塞锥不同冷却效率对配装二元寨式喷管的发动机红外辐射特征影响。研究结果表明:对塞锥进行冷却后,可有效降低发动机尾向3~5μm波段红外辐射特征。对于发动机喷流红外辐射,采用塞锥液冷措施可有效降低喷流红外辐射,当冷却水量为0.1、0.2、0.3 kg/s时,喷流0°~90°红外辐射强度均值分别可降低31.9%、53.5%和68.7%。对于发动机固体辐射,塞锥冷却效率在0.3~0.7范围,发动机尾向0°~30°固体红外辐射特征随冷却效率的升高而迅速降低;当冷却效率达到0.7以上时,发动机机尾向0°~30°固体红外辐射特征降低趋势减缓。实验结果表明当冷却水量为0.3 kg/s时,塞锥冷却效率达到0.876,相对于基准发动机,隐身型发动机在0°~10°红外辐射均值可降低94.77%。

航空动力技术的研究热点及发展趋势

随着飞行平台对高推重比、高隐身、宽马赫动力技术需求的日趋紧迫，一些新的推进技术，如级间燃烧室、加力燃烧室火焰稳定器与涡轮后整流支板及带气膜冷却的加力内锥一体化设计、磁流体涡轮冲压组合发动机等可望为解决高推重比、高隐身、宽马赫动力技术需求提供新的思路和研究方向。国内应积极投入人力、物力开展一些前期基础和预先研究工作，以满足航空飞机器可持续发展的需求。

航空发动机隐身技术研究及管理工作探讨

隐身技术是提高军用飞机生存力、作战效能的有效手段。航空发动机红外隐身和雷达隐身是飞机隐身的重点和难点。在对航空发动机红外、雷达隐身技术简要分析的基础上,给出了对航空发动机隐身技术研究及管理工作的一些思考,指出了航空发动机隐身技术研究和管理应重点开展发动机隐身要求和作战效能分析,加强发动机隐身专业体系建设,梳理发动机隐身技术研究流程和路线图,注重发动机隐身技术研究配套保障条件建设等。

低排放长寿命燃烧室关键技术分析

燃烧室将燃料化学能转变为热能,对高压空气进行加热,进而推动涡轮作功,是发动机动力的主要来源,有发动机"心脏"之称。在充分借鉴和吸收国外先进设计技术和研制经验的基础上,针对我国大型客机及其发动机研制的需要,立足国内积极开展大型客机发动机低排放长寿命燃烧室关键技术研究具有重要意义。

波反射激励效应抑制超声速射流红外辐射的试验研究

试验研究了波反射装置对高温超声速射流的激励效果并初步分析了其作用机理。主喷管的喉道直径为35mm,进口总压为27.44kPa,进口总温约800K,相应的喷管出口马赫数为1.33左右。结果表明,影响激励效果的主要参数有锥形反射器的扩张角、反射器母线长度和反射器与主喷管的相对位置,并有一个综合最佳值。在最佳结构参数下,激励后的射流轴心温度降低约120K,有望使超声速射流的红外辐射强度降低约40％～50％,红外隐身效果显著。

涡轮级间燃烧室技术的研究现状与发展趋势

介绍了涡轮级间燃烧室的工作原理及发展趋势。研究表明,加入涡轮级间燃烧室可提高发动机推重比和热效率,减低NOX等污染物排放。

QD-128航改燃机燃烧室设计分析

介绍了QD-128燃气轮机燃烧室的设计要求,分析了某航空发动机主燃烧室改为燃气轮机燃烧室的可行性,简要介绍了QD-128燃气轮机燃烧室主要部件的设计特点,并对装配和试运转提出要求。

双环腔燃烧室置换单环腔燃烧室可行性研究

在保持燃烧室的扩压器尺寸、外机匣最大直径以及燃烧室出口尺寸与单环腔燃烧室一致的前提下,将燃烧室重新设计为径向分级的双环腔结构.采用相同的物理模型,用Fluent软件对单、双环腔主燃烧室分别进行全流程的三维数值模拟.结果表明,采用双环腔燃烧室,可明显提高燃烧室的总压恢复系数、燃烧效率;降低燃烧室出口温度分布系数、NOx/CO等污染的排放,尤其是慢车状态下的CO排放.用双环腔燃烧室置换单环腔燃烧室是可行的.

燃油分级比例对TAPS燃烧室性能的影响

综合考虑燃烧室对低污染和出口温度分布的需求,对中心分级的TAPS燃烧室流量分配进行了设计和燃烧数值模拟,该流量分配方案采用了不同燃油分级比例。计算结果表明:燃油分级比例对TAPS燃烧室宏观流场结构改变不大,改变3级旋流的流量可影响燃烧室局部当量比,同时能够减小高温区,改善出口温度分布品质,从而大幅降低NOX和CO排放。

钝体冷态流场的PIV实验研究

运用PIV技术在风洞中分别对5种不同形式的钝体:标准钝体、三角形钝体、流线形钝体、带通道钝体及非流线形钝体在冷态工作环境、不同缝宽下,获取了钝体后的速度分布.对比了5种不同钝体在不同缝宽下回流区长度的变化,认为随开度增大,在回流区结构不遭到破坏的前提下,回流区长度加大.同等条件下,非流线形钝体有最大的回流区长度;通过对尾迹区域的平均湍流动能的分析,认为平均湍流动能的强度随缝开度加大开始减弱,湍流强度最大的区域逐渐后移,最终往回流区的上下边界发展.通过对钝体后的尾迹结构和流动特性进行分析,为热态实验奠定了基础.

地面燃机燃用不同燃料的燃烧室性能分析

从发动机燃烧性能的角度出发,研究了航空发动机改地面燃机后燃用其他燃料对燃烧室性能的影响.利用流体计算软件Fluent,针对地面燃机燃烧室燃用航空煤油、轻柴油、工业酒精、天然气4种不同燃料,进行模拟计算,给出燃用不同燃料时的燃烧性能.结果表明,从燃烧的角度来看,轻柴油的燃烧性能与航空煤油差别不大,可直接替代航空煤油或与航空煤油混合使用,燃用天然气的NOx排放及CO排放都很低,天然气是一种理想的低污染燃料.工业酒精由于物性及热值与航空煤油差距很大,地面燃机改烧工业酒精还需作相当深入的研究.该研究对发展下一代航空替代燃料有一定的参考价值.

叶栅参数对反推力装置气动性能影响规律

针对某型叶栅式反推力装置,开展了气动性能数值预测的研究工作。采用本文提出的数值计算方法,在不同落压比下反推力预测值与实验值最大相差8.2%。流场速度等值线分布展示反推力装置叶栅内部流动特征,叶栅叶盆处的旋涡和叶背处的失速是导致气动性能下降的不利因素。大量数值计算结果揭示了叶片进入角、出流角、稠度等结构参数对轴向反推力、流量系数、总压恢复系数的影响规律。在本研究范围内,叶片进入角54°、出流角135°、稠度1.3的叶栅几何结构综合气动性能最优。

开缝钝体火焰稳定器的冷态流场分析

利用RNGk ε湍流模型对开缝钝体火焰稳定器的流场进行了数值模拟 ,模拟结果与阻力实验值相符 .对尾迹结构的分析结果表明 :如果选择合适的缝宽比 (δ/D =18% ) ,开缝钝体可同时具有阻力低、火焰稳定性好的特点 ;而在缝宽比δ/D =10 %和δ/D =2 5 %两种情况下 ,由于主、次回流区和中缝流之间的干扰加剧 ,易形成尾迹振荡 ,增加总压损失 .

航空发动机减排关键技术及应用

压气机和燃烧室的出口温度越来越高,燃烧室的工作压力和油气比也越来越高,燃烧室必须能够在更宽的工作包线内工作。这些性能方面的改善会使大功率状态氮氧化物(NOx)、小功率状态CO和未然碳氢化合物(UHC)的排放量增多。为了有效控制污染排放、改善性能、提高耐久性和节约维护成本,必须要采取一系列减排措施。

基于加力内锥冷却的红外隐身技术研究

应用数值仿真方法计算多种冷却方式下的加力内锥流场和温度场,利用红外辐射特性计算软件分析加力内锥的红外辐射特性。研究结果表明:采用小孔与缝隙组合冷却的效果比单用小孔冷却或单用缝隙冷却的好,采用孔/缝组合冷却的加力内锥的红外辐射强度降低68.49%。

冲击多斜孔壁中冲击孔与多斜孔相对开孔位置对换热特性的影响

用数值计算的方法研究了冲击多斜孔壁复合冷却中冲击孔与多斜孔相对开孔位置变化对换热特性的影响。研究发现,随着冲击孔与多斜孔偏距位置变化,两壁狭缝中冲击效果变化显著,多斜孔冷侧壁面冲击换热系数分布规律发生相应变化。偏距位置的变化会使得冲击孔两侧多斜孔抽吸作用不对称,导致位置较近的多斜孔侧涡漩难以形成,削弱了换热效果。当多斜孔在冲击孔两侧对称分布时,总体换热效果较好;而非对称分布时,有利于局部换热增强。

航空发动机新型补燃增推燃烧室的现状与发展

涡轮后框架一体化加力燃烧室(简称涡轮后框架燃烧室)和涡轮间燃烧室均是为了提高推进效率和降低耗油率而新近开发和验证的2种先进补燃增推燃烧室。综述了2种燃烧室的基本结构、研制背景、发展历程和目前研究进展,总结了从众多研究中获得的这2种燃烧室相对常规结构的性能特点,如涡轮后框架燃烧室结构紧凑,流体损失小,结构耐久性好;涡轮间燃烧室推进效率高,热效率高。还指示了这2种燃烧室的发展趋势。

单边膨胀球面2元喷管雷达隐身修形研究

针对单边膨胀球面2元喷管,采用斜切出口的方式进行雷达隐身修形设计。利用迭代物理光学(IPO)方法和等效边缘电磁流(EEC)方法进行电磁散射仿真研究,分析喷管修形设计中出口斜切角度对喷管后向散射场的影响,经仿真分析得出,水平极化下斜切角度为25°的喷管具有较低的散射特性,而垂直极化下斜切角度为15°的喷管后向隐身效果较好。

替代燃料对航空发动机燃烧室性能影响的计算研究

为探索用其他燃料替代航空煤油的可行性,从航空发动机燃烧性能的角度出发,研究了燃用其他燃料对燃烧室性能的影响。在不同燃烧工况下,利用流体计算软件FLUENT模拟计算得到航空煤油、轻柴油、工业酒精的燃烧性能。结果表明:从燃烧的角度来看,轻柴油的燃烧性能与航空煤油的差别不大,可直接替代航空煤油或与航空煤油混合使用;工业酒精与航空煤油的燃烧性能差距很大,用作航空发动机燃料还需深入研究。

燃气轮机燃烧室中的管路设计

燃气轮机燃烧室中的管路主要用于供油、引气和测试等,其重要性往往易被忽视,而成为故障易发部位。为了提高燃气轮机燃烧室管路部件的可靠性,从实际应用出发,分析总结了燃烧室的管路设计中需要考虑的管路材料、直径以及壁厚的选择,形状的确定,相配件的热膨胀协调、卡箍与支架的设计,振频及动应力计算与测试,焊接方式的选择与工艺控制,后期校形控制等主要因素。通过对以上各设计细节的控制,可以从根本上解决管路易出现的各种问题,降低燃烧室管路故障发生的概率。