短距起飞/垂直降落战斗机发动机发展及关键技术分析

短距起飞/垂直降落战斗机具有独特的技术特点和较好的环境适应性,生存力强,推进系统尤其带升力风扇的发动机是其关键技术之一。综合分析了短距起飞/垂直降落战斗机发动机的发展历程,总结了升力风扇+常规发动机型短距起飞/垂直降落战斗机发动机的4项主要关键技术:发动机总体设计技术、升力风扇设计技术、3轴承偏转喷管设计技术和升力风扇机械系统设计技术。经分析认为,通过一定技术途径突破上述4项关键技术是掌握短距起飞/垂直降落战斗机发动机技术的关键。

航空发动机喷管隐身修形设计技术分析

介绍了国外航空发动机喷管隐身修形设计技术在轰炸机、战斗机及无人机上的应用,阐述了喷管隐身修形设计技术的基本原理及其在实现发动机红外隐身及雷达隐身方面的重要性。分析了喷管锯齿修形设计技术对飞机/发动机的气动特性、红外及雷达隐身的影响,着重分析了锯齿结构对高温气流核心区长度的影响,获得了飞机类型、作战目的、喷管类型等因素与喷管锯齿修形设计技术选取的关系,及2元喷管锯齿形结构与轴对称喷管锯齿形结构的设计原则。

固定几何气动矢量喷管技术综述

推力矢量控制技术的喷管实施方案普遍存在着结构复杂、质量重和可靠性设计难度高等问题,而固定几何气动矢量喷管技术因具有不变的几何结构和巧妙的流体控制方式,有望得到结构简单、质量轻和高可靠性的矢量喷管。综述了该技术的设计原理、特点以及国内外的技术现状和发展趋势,并认为先进推力矢量喷管技术的设计和应用应从深入研究主次流参数对喷管性能的影响、引气对发动机主机的影响、喉道调节范围的合理确定、应用技术研究和新型流体控制技术的开发等多角度进行固定几何气动矢量喷管的技术研究。该技术具有较好的未来发展前景。

涡轮发动机可调收扩喷管主要性能影响因素计算分析

采用数学方法对影响收扩喷管流量系数和推力系数的因素进行了定量分析,将特定结构参数的收扩喷管流量系数转化为喷管喉道直径D8的函数,将推力系数转换为喷管喉道面积A8和喷管面积比Ar的函数,并通过数值模拟对流量系数和推力系数函数的准确性进行了校验。研究结果表明:这2个函数可以较好地反映流量系数和推力系数的变化趋势,通过对其求解可以快速得到收扩喷管在某一状态的性能参数。利用公式得到可调收扩喷管推力系数最大点出现在略欠膨胀的工作状态。

轴对称矢量喷管设计与试验技术研究

简要综述了轴对称矢量喷管的设计与试验,介绍了其技术特点和相应的工作方法,包括计算机仿真技术的采用和循序渐进、并行发展的工作思路,并概要介绍了试车验证情况。试车结果表明:轴对称矢量喷管技术已经取得突破,技术指标达到了飞机部门提出的初步要求。

二元矢量喷管内外流场数值计算与隐身性分析

针对二元矢量喷管进行了相似性的全三维建模,对二元矢量喷管的流场和温度场进行了数值模拟,并对二元喷管隐身技术进行了分析。

加力燃烧室冷却系统流量分配计算与分析

介绍一种基于分叉管流的加力燃烧室冷却系统流量分配的计算与分析方法,对优化加力燃烧室冷却系统的流量分配进行分析研究。该计算分析方法简单实用,并已经过了试验的验证。

扩张调节片结构拓扑优化分析

结构拓扑优化作为一种典型的结构优化方法,其优化的宗旨是根据给定的约束和载荷等条件,采用整体分析技术和优化算法寻求最优的结构分布状态,该方法已经被广泛应用于船舶工程、航空航天和汽车等工程领域。本文以扩张调节片结构为研究对象,以最小化质量和最小化柔度为目标函数,建立相应的结构拓扑优化模型,考虑尺寸、载荷和约束等多因素的影响,在保证结构刚强度的前提下,实现扩张调节片结构的轻量化设计。为了对比结构拓扑优化前后的效果,采用有限元分析软件对其进行结构强度校核,通过位移和等效应力云图来表征拓扑优化效果,并在拓扑优化模型的基础上,采用点阵填充对扩张调节片结构连接处进行结构强化。结果表明,拓扑优化可以有效减小扩张调节片结构的重量,提高其结构刚强度,减小其内部的最大应力,降低其在高应力下出现疲劳失效的概率。

固定几何气动矢量喷管气动性能数值仿真

为掌握固定几何气动矢量喷管气动性能,通过CFD数值模拟的方法,研究了主流落压比、扩张段二次流落压比、扩张段二次流角度和引射对固定几何气动矢量喷管轴向推力系数的影响;主流落压比、扩张段二次流落压比和扩张段二次流角度对矢量角的影响;主流落压比、喉道二次流落压比和喉道二次流角度对喉道控制率的影响。结果表明:随主流落压比增大轴向推力系数增大,矢量角减小,喉道控制率减小;随扩张段二次流落压比增大推力系数减小,矢量角增大;随喉道二次流落压比增大,喉道控制率增大;随扩张段二次流角增大轴向推力系数减小,矢量角略有减小;随喉道二次流角增大喉道控制率增大;随引射方式增加喷管推力系数增大。

调节环结构轻量化拓扑优化设计研究

针对航空发动机矢量尾喷管调节环结构轻量化问题,开展拓扑优化设计研究。对调节环进行静力分析,获得其不同工况下受力情况。以轻量化为目标,对结构进行拓扑优化。综合考虑8种工况,对调节环进行拓扑优化,在保证结构工作强度的情况下,使调节环减重25%,达到设计指标,可为今后航空领域结构轻量化设计提供参考依据。

扩张调节片结构点阵拓扑轻量化技术研究

点阵结构作为一种新型轻质功能结构,具有高承载力、高强度、轻质量等一系列优异的力学性能,在航空航天、轨道交通、船舶等工程领域得到广泛应用。针对典型零件扩张调节片结构的轻量化设计问题,提出一种基于均匀化的点阵拓扑和尺寸优化方法,通过MATLAB、ABAQUS和OPTISTRCUT软件对扩张调节片结构进行点阵拓扑优化建模,为结构的轻量化设计提供理论依据。根据上述已建立的点阵拓扑优化模型,分别探究了高低密度点阵结构和最长点阵结构尺寸对其点阵拓扑优化效果的影响,并通过静力学仿真分析求解位移变形和应力云图来进一步揭示点阵拓扑优化的效果。结果表明,高密度和小尺寸点阵结构更有利于扩张调节片结构的轻量化设计。

Ni_3Al基合金网架结构轻量化技术

网架结构是近几年发展起来的一种新型轻量化技术,其结构强度和散热效果明显优于其它轻量化结构,由服役温度高的Ni3Al基合金制备而成网架结构部件可以很好地满足新型武器对所用部件减重和提高服役温度的迫切需求。本文针对大推比发动机尾喷口部件开展了Ni3Al基合金网架结构轻量化技术的研究,进行了部件结构设计和强度校核。结果表明,Ni3Al基合金网架结构可实现部件30%的减重,其功能和强度可满足服役要求,为Ni3Al基合金网架结构技术在大推比航空发动机上的应用提供了新的思路。

关于推力矢量控制技术的探讨

战斗机推力矢量技术的提出始于20世纪70年代中期,很快得到业界的高度关注并被定义为第四代战斗机必备的四项关键技术之一。然而,近半个世纪过去了,切实应用了推力矢量技术并装备使用的只有美国的F-22战斗机。为什么这项备受重视的技术没有得到广泛的应用呢?

鱼嘴形可调喷管概念设计

针对未来高隐身性、高推重比战斗机的发展需求,创新团队基于仿生学原理,首次提出了一种变截面、变面积的鱼嘴形可调喷管,并首次将多学科耦合仿真方法应用于喷管的概念设计中,创新性地完成了方案设计和分析,有效地缩短了设计周期,同时代替了部分物理试验。