固体推进剂吸气式涡轮火箭发动机的建模及特征研究

建立了固体推进剂吸气式涡轮火箭发动机的设计状态数学模型,提出了燃烧室燃气与空气配比的关系,分析了压气机增压比、涡轮进口燃气总温和涡轮落压比对燃烧室油气比的影响,以及固体推进剂吸气式涡轮火箭发动机的设计特点。基于涡轮压气机功率平衡条件、静压相等的掺混条件和尾喷管流量匹配条件,建立了固体推进剂吸气式涡轮火箭发动机的非设计状态数学模型。

雷诺数对高空长航时无人机发动机调节计划和性能影响

在发动机性能模拟中引入雷诺数对发动机部件性能影响的修正, 分析了某大涵道比涡扇发动机用作高空长航时无人机动力装置时, 雷诺数对调节计划和性能的影响。通过数值计算获得了在高空条件下发动机推力、耗油率、转速以及涡轮前温度等重要特性受雷诺数影响的变化情况, 为高空长航时无人机动力选型提供了参考依据。针对该类型发动机特点, 提出了改善发动机性能的措施。

涡扇发动机起动模型及起动控制规律的研究

根据低转速下的发动机部件特性的半经验数据，建立了一种通用的发动机起动计算模型，并对发动机起动控制规律进行了研究。最后以某发动机为例，详细分析了发动机的起动过程。

固体推进剂吸气式涡轮火箭发动机的气动热力循环分析(英文)

建立了固体推进剂吸气式涡轮火箭发动机的设计状态数值模型,提出了基于压气机增压比、涡轮前温度和涡轮落压比关系的燃烧室燃气与空气配比表达式,以及涡轮落压比和发动机涵道比的匹配关系。定量分析了压气机增压比、涡轮进口燃气总温、涵道比/涡轮落压比和飞行马赫数对固体推进剂吸气式涡轮火箭发动机的单位推力和比冲的影响。

地效翼船用涵道螺旋桨的设计试验

以涵道螺旋桨取代开式螺旋桨,既满足了小型地效翼船起飞状态的推力需求,也在一定程度上弥补了开式螺旋桨叶尖打水的缺陷。本文建立了涵道螺旋桨桨叶的涡强度分布模型,以涵道螺旋桨的涡强度分布函数代替描述开式螺旋桨涡强度分布的Prandtl动量损失函数,将最小能量损失的设计方法推广到涵道螺旋桨的设计,从而建立了一套完整的涵道螺旋桨的工程设计方法。设计模型的风洞实验结果同理论计算基本吻合,证明了设计方法的可行性。

化学平衡对燃气涡轮发动机循环性能影响

本文把化学平衡方法引入发动机循环性能计算中，探讨和揭示了化学平衡对发动机中高温部件的影响机理，并以某发动机为例，定量分析了化学平衡对发动机推力和耗油性能的影响。计算表明，化学平衡效应使发动机油耗上升，推力增加。

涵道螺旋桨桨叶涡强度分布计算

本文依据开式螺旋桨理论 ,涵道后缘的库塔条件以及微元涡丝的诱导方程 ,建立了涵道螺旋桨叶片涡强度分布的计算模型并进行了数值计算。结果显示 。

带涡轮级间次燃烧室混排涡扇发动机的超声速性能研究

为了满足超声速客机长时间巡航飞行的推力需求,研究了混排ITB(inter-stage turbine burn-er)涡扇发动机的性能参数随高、低压转子转速的变化关系,并采用调节高、低压转子转速作为双变量控制规律,获得了混排ITB涡扇发动机主要的性能参数随转子转速的变化关系。采用双转速控制的组合调节方案,混排ITB发动机在超声速飞行条件下实现了宽广而且连续的推力输出。

叶型上局部凸起对扩压器性能影响的数值研究

借助CFD数值模拟技术,对四种常规叶片扩压器(不同凸起位置)内部流场进行了数值模拟,研究了不同凸起位置对扩压器性能的影响,讨论了改变叶片凸起位置对扩压器静压恢复系数、总压损失系数等性能参数的影响,以为小型/微型发动机的叶片扩压器的优化设计提供一定的参考价值。结果表明,当叶片扩压器产生局部凸起时,在流动进入叶片扩压器凸起截面后面产生了低速流动,导致了明显的总压损失,使得叶片扩压器的效率降低。叶片中间产生凸起对于叶片扩压器的总压损失最高。在工程实际中叶片扩压器如果产生局部凸起,尽量选择在叶片前端。

S形进气道中心线方程构造及其影响的研究

为了拓展S形进气道中心线的选择范围,根据S形进气道的几何边界条件,提出一种基于多项式形式的中心线造型方法。依据不同的中心线拐点位置,采用该方法构造九条有代表性的中心线方程,并建立相应的S形进气道的几何造型。通过对不同几何造型进气道的三维N-S方程数值计算,得到S形进气道的总压恢复和DC60等性能指标,并通过分析发现S形进气道中心线拐点位置对这些性能指标的影响。结果表明:随着中心线拐点位置向后移动,总压恢复系数得到提高,但出口不均匀程度变坏。

开式转子发动机计算模型及调节研究

目前先进的开式转子发动机多采用变桨距、双排共轴对转桨作为推进部件。采用双排桨的气动计算方法,根据单排桨特性图计算对应的双排对转桨特性图,验证对转桨性能计算模型。在双轴涡轮喷气发动机计算模型的基础上,添加动力涡轮、行星差动齿轮和双排对转桨,组成开式转子发动机计算模型。采用该模型研究了开式转子发动机的调节计划,对比了等转速和等叶尖速度调节的不同,以及对开式转子发动机高度速度特性的影响,并使用美国PROOSIS模型对计算结果进行验证。结果表明:开式转子发动机模型计算精度较高,可较准确地研究不同设计参数和调节规律下发动机的总体性能,其中固定桨扇叶尖速度的调节计划在较低飞行速度下具有高推力、低油耗的优点,可以获得较好的全包线性能。

第四代发动机不加力超声巡航性能的研究

本文基于改善第四代发动机不加力超声巡航性能这一目标 ,提出了合理配置发动机地面设计点高压物理转速和节流比的设计思想 ,并结合冷超转和燃气储备利用技术进行性能寻优 ,大大提高了发动机的高空速度特性。

液体推进剂对ATR发动机性能影响的研究

为了研究液体推进剂对ATR发动机的燃烧室进口油气比、排气温度、比冲等重要性能参数的影响,针对两套不同的ATR发动机热力循环参数,选择目前国内常用的液体推进剂作为燃料,对上述参数进行了数值模拟。计算结果与理论分析表明:做功能力强的推进剂有利于减小燃烧室进口的油气比,提高ATR发动机比冲;选择合适的推进剂与ATR发动机设计参数相匹配有利于提高二次燃温,进而从油气比和排气温度两个方面改善二次燃烧性能,提高ATR发动机比冲;即使在设计状态推进剂与设计参数两者之间做到了很好的匹配,但是在非设计状态,由于油气比的变化仍然表现出推进剂与工作参数的失配性。

飞航导弹/涡扇发动机一体化设计-约束分析与任务分析

利用飞机/涡扇发动机一体化设计的思路,建立了飞航导弹/涡扇发动机一体化设计的约束分析和任务分析模型并给出了算例和分析。简述了飞航导弹任务剖面、约束条件的给定、导弹的重量组成以及涡扇发动机模型。利用客机/货机升阻特性的预测方法对亚声速飞航导弹的升阻特性进行预测,并给出了合理的修正。利用经验的预测方法对亚声速飞航导弹的空重比进行预测。对飞航导弹的约束分析计算结果和任务分析计算结果表明,建立的飞航导弹/涡扇发动机一体化约束分析与任务分析模型是合理可行的,具有很好的工程实用价值。

多用途战斗机/涡扇发动机一体化循环参数优化

针对多用途战斗机的特点,发展了基于飞/发一体化的涡扇发动机循环参数优化设计模型和相应的计算程序,优化设计模型中包括双变量控制涡扇发动机特性计算模型、进排气系统安装特性计算模型、飞机气动特性分析模型、重量组成分析模型、任务剖面分析模型、约束分析与任务分析模型和优化计算模型等。重点研究了多用途战斗机约束边界的获得方法,利用多岛遗传算法和自适应模拟退火优化算法,分别对现役多用途战斗机、不加力超声速巡航多用途战斗机以及下一代先进多用途战斗机用涡扇发动机循环参数进行了优化计算,对计算结果进行了分析,获得了对多用途战斗机用涡扇发动机循环参数选择有指导意义的结论。

固体推进剂空气涡轮火箭发动机的非设计点性能研究

为了简化控制系统和节流装置,采用涡轮进口富燃燃气流量为常数的调节计划,建立了固体推进剂空气涡轮火箭发动机(SPATR)的非设计点计算数学模型。分析了不同设计点涡轮进口富燃燃气流量对SPATR性能的影响,确立了设计点富燃燃气流量选择的方法。计算了SPATR的非设计点性能。结果表明,所建数学模型合理、可行,能满足SPATR在不同高度和速度下飞行任务的需要。

涡轮发动机部件特性自适应模型的确定方法

针对现有航空涡轮发动机部件特性自适应模型中存在的不足,提出了合理的解决方法:根据测量参数合理选择部件特性修正因子;使用部件特性删除法求解部件特性修正因子;部件特性修正因子的数值拟合方法。采取这些改进措施后,使得现有航空涡轮发动机部件特性自适应模型得到改善。计算结果与两种型号的涡喷发动机的试验数据对比表明本文的改进方法合理。

飞航导弹/涡扇发动机一体化设计-优化设计

利用飞机/涡扇发动机一体化设计的思路,建立了飞航导弹/涡扇发动机一体化设计的优化设计模型并给出了算例和分析。根据飞航导弹的要求对涡扇发动机进行了循环参数优化选择并预测了未来涡扇发动机的发展趋势。在考虑导弹空重、有效载荷和气动特性的情况下,预测了未来先进飞航导弹的性能。建立的飞航导弹/涡扇发动机一体化优化设计模型还能够用于已有飞航导弹的任务剖面的优化设计,具有很好的工程实用价值。

射流预冷却吸气式涡轮火箭发动机性能模拟

为扩展吸气式涡轮火箭发动机工作范围,提高发动机性能,在常规涡轮火箭发动机基础上加入射流预冷系统并修改热力模型,建立了射流预冷却吸气式涡轮火箭发动机性能计算模型。在给定航迹和控制规律下分析了不同压气机进口限制温度对喷水量、净推力和比冲的影响。仿真结果显示加入射流预冷器可以极大的扩展涡轮火箭发动机的工作范围,在高马赫数下可以极大的提高涡轮火箭发动机的净推力。

涵道螺旋桨动力装置最优设计新方法的研究

为了探索涵道螺旋桨动力装置工程设计新方法,在自由螺旋桨设计的基础上,根据Theodorsen的片条理论,涵道后缘的库塔条件以及边界页微元涡丝的诱导方程,构筑涵道螺旋桨叶片涡强度分布的计算模型,然后用该模型代替Prandtl的动量损失函数及环量函数,使自由螺旋桨的最小能量损失的设计方法推广到涵道螺旋桨基于Betz条件的最优设计。再根据给定的设计要求,即可计算出经过最优设计的涵道螺旋桨的基本尺寸以及涵道的基本尺寸。经过研究证明,在新方法中的涡强度分布计算模型在理论上是正确的,设计模型的风洞实验与理论计算数据基本吻合,证明了该设计方法的可行性。