双转子转速协同规划的涡扇发动机加减速控制计划研究

当前涡扇发动机加减速控制计划,不能规划双轴加速进程,导致加速末期推力波动。本文提出了分阶段的加速度控制计划,按边界约束划分加速进程,基于动态稳定法设计初始加速度计划,通过寻找系统参数的超调临界点,协同修正初始加速度计划,满足边界约束的同时保证双转子加速时间相同。在仿真验证环节,与基于定状态法的控制计划比较,本文方法可避免燃油振荡现象,推力超调量降低2.43%,推力稳定时间缩短1.045 s;与等转速增量的加速度控制计划比较,进一步改进了本文方法,推力响应时间缩短0.24 s,控制计划设计耗时为7.5781 s。综上,本文方法缩短了推力超调量和推力稳定时间,有望应用于发动机控制计划在线计算。

矢量喷管控制对发动机性能的影响

建立了带推力矢量的涡扇发动机数学模型。结合某型涡扇发动机研究了矢量喷管偏转对发动机工作和性能的影响,研究结果表明,矢量喷管偏转时,在一定条件下,发动机低压转子共同工作线向喘振边界移动,而高压转子共同工作线不发生变化,发动机总推力是增大的。但当将矢量喷管偏转与喉部面积放大相结合,可使发动机保持原工作状态不变,而发动机总推力却随着几何矢量角的增大而减小。

轴流压气机串列静子叶片弯掠设计优化

为了提高轴流压气机的串列静子在不同工况下的静压比与总压恢复系数,采用高自由度的复合弯掠三维叶片造型设计方法,对其前后排叶片进行协同双目标优化设计。设计优化研究表明:弯掠优化设计显著抑制了正攻角工况下串列静子叶片流道内的气流分离,缓解了负攻角工况下串列静子叶片缝隙通道内的气流堵塞。优化的弯掠叶型在正和负攻角工况下,静压比分别提升了0.99%和0.71%,总压恢复系数分别提升了0.89%和0.72%。

航空发动机晶体管式点火系统火花频率稳定性研究

为了提高航空发动机晶体管式点火系统火花频率的稳定性,通过电路原理分析,找出影响火花频率稳定性的因素,进而采取电压补偿和温度补偿,并做了补偿前后火花频率对比测试。在高低温及电压波动情况下,补偿后的点火系统输出的火花频率稳定性提高了50%左右。

涡扇发动机外涵流道一体化精细设计

外涵流道气流是发动机推力主要来源之一,外涵流道设计对整机性能有着重要的影响。外涵流道主要由中介机匣、外涵机匣、核心机外机匣、调节机构以及燃滑油管路等部件组成。其中,中介机匣分流环与核心机外机匣连接处的突扩结构以及管路等各种突兀结构,产生外涵流道的大量损失。为了解决上述问题,基于外涵流道一体化评估系统,系统分析外涵流道中突兀结构的流动损失特性。为了降低中介机匣与外涵连接结构的突扩程度,提出中介机匣分流环尾缘下偏的改进措施,精细设计2°、4°、6°3种下偏角,以及直线型、上凸型两种下偏型面,并且对比分析了各工况下的收益评估。结果表明,上凸型分流环尾缘下偏结构能够有效降低中介机匣的突扩损失,提升外涵流道的性能。

航空风冷发动机缸体传热模拟及翅片形式研究

以航空风冷发动机为研究对象,采取数值模拟的方法,对地面状态发动机缸体的热状态及流场进行模拟计算。模拟结果与试验结果对比证实,采用此种模拟计算方法能准确反映发动机的真实换热过程与换热水平。采用验证后的计算模型,对发动机高空飞行冷却状况进行分析,研究了低雷诺数条件下发动机翅片散热能力的变化,提出采用错位翅片来提高低雷诺数条件下翅片的换热能力。模拟分析表明,此种翅片形式具有一定的工程应用价值。

航空二冲程活塞发动机与定距螺旋桨的匹配研究

以长航时无人机的工作特点为基础,结合二冲程发动机的功率输出特性和定距螺旋桨的功率吸收特性,以及发动机的外特性曲线和螺旋桨的推进特性曲线,得出了在地面飞行状态下二冲程活塞发动机匹配定距螺旋桨所采用的方法,并通过为某型二冲程发动机匹配最优定距螺旋桨的试验,证明了该方法可以应用于在地面及低空状态下,为已知发动机匹配合适的定距螺旋桨.

小型航空活塞发动机点火系统优化设计

针对微型无人机用小功率航空活塞发动机电容放电点火系统快速高效充电进行了优化设计与试验研究.分析了传统充电升压变换采用恒频脉宽调制PWM(pulse width modulation)方式的缺点,提出了一种开关频率可变、输出电压检测无需电阻分压实现的充电方式,推导给出了关断时间和充电时间的计算公式,设计实现了该充电电路并进行了试验.结果表明:该充电方式充电时间短,效率高;充电时间估算方法准确可靠,误差小,计算量少.

激波诱导控制推力矢量喷管实验及数值计算

采用实验方法,通过在二元收敛-扩张喷管扩张段引入二次流喷射,开展了激波诱导控制的流体推力矢量技术研究.实验过程通过喷管上、下壁面压力测量及出口射流纹影观测,研究了主流压力、二次流喷射压力以及二次流喷嘴几何(缝或孔)对推力矢量喷管性能的影响.同时,结合数值计算方法,对各实验工况下的喷管流场进行数值模拟,获得了实验手段难以得到的流场数据和性能,对实验结果进行了辅助分析.初步研究结果表明:在给定的实验条件下,主流压力越高,喷管推力矢量角越小,同时推力系数越大;二次流压力越高,喷管推力矢量角越大,同时推力系数减小;同孔喷射相比,采用喷缝几何下的上壁面激波诱导分离点更趋于向上游移动,分离点后压升显著,射流穿透能力强,对主流的扰动强烈.

小型航空二冲程风冷发动机缸体流固耦合传热的仿真

以某小型航空二冲程风冷发动机为研究对象,结合风冷发动机缸体的传热特点和汽油机的燃烧规律并基于流固耦合理论,对风冷发动机缸体传热进行了模拟计算.根据耦合传热理论,将缸体与缸套的导热转化为系统内部边界条件进行简化处理,并将模拟计算的结果与地面试验结果相比较,证明了耦合传热方法在研究缸体热负荷方面的可靠性.在考虑飞行器整个飞行包线下的外界大气环境下,对风冷发动机在整个工作高度范围内缸体的传热仿真进行了模拟计算,为发动机缸体传热的进一步研究开发奠定了基础.

微型定容多次燃油喷射系统高速响应特性仿真

针对小排量发动机转速范围大、工作循环喷油量小的特点,提出了一种微型定容多次燃油喷射系统结构,建立了系统电、磁、液、机耦合模型,仿真计算了从输入电压到喷射输出的动态响应特性,分析了影响系统高速特性的关键因素.结果表明:该喷射系统响应频率可达到1 000Hz,响应时间可以满足小排量发动机最高转速要求,具备工程可实现性.