多部件模型在全尺寸小型双函道涡扇发动机气流数值模拟中的应用

利用高阶单调Ｇｏｄｕｎｏｖ显／隐格式求解全尺寸小涡扇发动机Ｓ２流面上带粘性力项的非定常Ｅｕｌｅｒ方程组，获得了令人满意的稳定收敛解。对多部件模型方法在双函道小涡扇发动机气流数值模拟应用中存在的问题提出了建议。

火箭发动机燃烧室压力测试中引压管设计

利用管道固有频率计算的基本原理,较为深入地研究了压力测试中引压管固有频率与管内充质、结构之间的关系;根据传热学基本原理,对引压管进行了传热类型分析,并利用有限元方法,分析了管内充质为水时引压管的热传导特性。所得结论为小推力液体火箭发动机燃烧室压力测试中的引压管设计提供了参考依据。

面积比对变工况泵性能稳定性影响的研究

对不同面积比下某型变工况低比转速燃料泵的特性及稳定性进行了研究,发现减小面积比,泵水力损失相对较小,扬程特性曲线在大流量点趋于平坦;增大面积比,水力损失相对增大,扬程特性曲线在大流量点趋于陡峭。不同面积比下的泵稳定性研究表明,低工况下泵流量小,比转数低,泵稳定工作特别要使用大的面积比,泵效率会相比降低;高工况下泵流量大,比转数较高,泵稳定工作区域较宽,小的面积比可使泵扬程和效率值提高。

小推力推进系统起动过程的分析

本文对小推力推进系统各部件建立了数学模型，并对此系统进行了数值计算。计算结果表明，在燃烧时滞较大时，该系统响应较慢，发动机参数的超调量较大，达到稳态所需的时间较长；轨控发动机与姿控发动机共用同一个供应系统时，姿控发动机受燃烧时滞的影响更大。减小燃烧时滞有利于提高发动机在起动过程的响应能力和稳定性。在起动阶段，高室压推进系统比低室压推进系统响应快，高室压轨控发动机的参数能较快地稳定下来，但其超调量较大；高室压姿控发动机虽然响应快，但其超调量大，达到稳态所需的时间长于低室压姿控发动机。本文所得结论为提高小推力推进系统在起动过程的响应能力提供了参考。

小推力液体火箭发动机动态推力测试台架设计

推力测试台架是准确测量火箭发动机推力的关键技术之一,但现有的测试台架能够很好兼顾长、短脉冲测试的较少。针对此况,采用传感器陶瓷厚膜技术,设计了100N范围内小推力液体火箭发动机动态推力测试台架,通过热试车试验考核,该台架可兼顾长、短脉冲的测量,在满足稳态精度的同时,具有良好的动态特性,为小推力液体火箭发动机测试台架的设计提供了一种新思路。

小航空发动机国外现状及发展趋势

对小发动机的发展概况作一简要回顾,并对其特点及发展趋势试作一些分析,供借鉴参考.

微推进系统的轨控发动机动态分析

近年来液体火箭推进系统的小型化有了极大的进展，这些先进的微推进系统是以尺寸小微型化、高压和响应快为特征的，对于这种微推进系统，推导、编制了系统各部件的数学模型，分析研究了轨控发动机在单脉冲工作进程中燃烧室压力和关机过程中推进剂阀门前压力的变化规律．为研究整个微推进系统的动态响应打下基础．

发烟机动力装置的试验研究

简要介绍了发烟机及其动力装置，研究并改进了ＷＱＪ－１型小型航空发动机，使之成为满足发烟要求的动力装置。确定了该发动机在新状态下的参数及结构，进行了发烟机的雾油发烟实验，得到了雾油发烟对发动机的影响及影响程度。实验结果表明：将ＷＱＪ－１型小发动机改为发烟机动力装置是可行的。对发烟机的型号研制和扩展小型航空发动机的使用范围有积极促进作用。

小推力泵压式发动机自身起动过程仿真分析

根据二级箭体钝化处理的需要,小推力泵压式游动发动机需要在低入口压力下实现自身起动,进入稳态工作。在MWorks通用仿真平台的基础上,建立发动机起动过程系统仿真模型,通过试车数据验证了仿真模型的合理性。进一步分析了发动机的入口压力条件、主阀流阻以及环境压力对发动机起动过程的影响。结果表明:发动机能够实现自身起动,但起动过程较长;氧化剂的入口压力对发动机自身起动过程影响很大,氧化剂入口压力降低,涡轮泵起旋时间延迟明显,起动品质变差;降低发动机主阀流阻,能够使涡轮泵起旋时间提前,改善起动品质;环境压力降低使推进剂充填过程加快,涡轮泵起旋和工况爬升加快,有利于发动机的自身起动过程。

小推力液体火箭发动机在轨热分析

为了获得太阳辐射对深空探测小推力液体火箭发动机结构热特性的影响,对在轨运行液体火箭发动机推力室热环境进行了分析。考虑太阳辐射对模型非均匀性的影响,根据发动机的实体模型,在ANSYS Workbench环境下引入APDL语言,建立其三维稳态热分析有限元模型。针对在地球同步轨道(GEO)的空间小推力发动机实际工作情况,分别对发动机推力室稳态工作和发动机不工作状态进行结构热情况分析研究,得出太阳辐射对发动机温度分布的影响规律。稳态工作时太阳辐射对推力室温度影响不大,有太阳辐射和没太阳辐射推力室室壁温度最大差值10K;发动机不工作时发动机接受太阳辐射面温度较高,有太阳辐射和没太阳辐射推力室室壁温度最大差值71.41K,太阳辐射对模型的非均匀性影响较大。该研究结果可为小推力发动机的热设计提供依据。

某型船用低速柴油机机座推力侧分析

某型船用低速柴油机在改型设计过程中,由于推进载荷的增加,需要对机座推力侧重新进行结构强度校核。根据动力学软件Virtual Engine计算结果提取主轴承载荷,采用ABAQUS进行结构强度分析,由于轴向推力的作用,机座推力侧有6个区域应力集中,其中2个区域最大等效应力远超出材料的屈服强度,原结构不能满足改型设计要求。根据强度分析结果并结合工程应用经验,提出4种结构优化方案,经过再次计算发现改变危险区域隔板布置角度最为合理,并得到了最佳布置角度。

小推力推进系统启动过程仿真分析

针对多台推力器启动耦合对响应特性的不利影响,采用AMESim仿真软件建立小推力推进系统仿真模型,仿真分析了工作时序对多台推力器启动过程响应特性的影响,并分析了室压超调量和响应时间的变化规律。结果表明:多台推力器同时启动,会延长系统响应时间,增大室压超调量,对系统工作产生不利影响;燃料管路响应快,但流量超调量较大,不利于流量快速稳定;氧化剂管路流量波动剧烈,需要更长的时间达到稳定;合理地选取启动间隔时间,能有效降低多台推力器启动耦合作用,提升系统启动过程快速响应能力。

组合动力飞行器模态转换段推阻匹配与控制律设计

针对组合动力飞行器在进行模态转换时,发动机推力的损失以及进气道进气时对飞行器周围气流的影响,导致飞行器本体动力学特性呈现出强烈的非线性、耦合性和模型不匹配性等问题。文中根据涡喷发动机和冲压发动机输出推力随流量变化的关系,提出一种流量分配方案补偿了发动机动力切换时的推力损失。考虑到组合动力飞行器模态转换段动力学的复杂性,采用L1鲁棒自适应控制实现飞行器的内环增稳,采用蒙特卡洛打靶方式验证控制律的鲁棒性。仿真实验证明,设计的控制律具有一定鲁棒性。

低压涡轮导向器开度对变循环发动机的影响

建立了变循环发动机整机模型并对可变几何低压涡轮特性进行修正,研究了低压涡轮导叶开度从-6°~6°时对各部件以及发动机整体性能的影响。结果表明:随低压涡轮导向器角度变大,低压涡轮进口折合流量增大,不论低压涡轮导向器开大或关小,高、低涡轮效率均下降;随导叶开度增大,高压涡轮膨胀比增大,高压轴功率增大,高压压气机(High pressure compressor,HPC)与核心机驱动风扇级(Core driven fan stage,CDFS)压比增大;双外涵模式下涡轮导叶角度为0°时单位推力最大,单外涵模式下涡轮角度为-1°时单位推力最大。

高空长航时无人机用发动机推力需求及技术特点分析

区别于常规涡扇发动机设计,高空长航时无人机发动机受高空环境影响显著,在设计中要充分考虑其工作特点并进行适应性设计。以“全球鹰”无人机为对象,建立了高空长航时无人机及其动力性能需求计算模型。基于典型任务剖面,分析了无人机在起飞、爬升、巡航等典型任务阶段的推力需求,研究了关键敏感性参数对发动机推力需求的影响规律,提出了降低发动机研发难度的有效建议,并结合AE3007H发动机的设计特点,深入分析了高空长航时无人机动力特性。

小推力高室压NTO/MMH火箭发动机实验系统管路流阻特性实验

为研究小推力高室压NTO/MMH（四氧化二氮/甲基肼）火箭发动机实验系统管路流阻特性,对管路流阻理论、冷流实验及点火实验进行对比分析研究.通过管路介质流动能量损失计算,建立NTO/MMH管路流阻特性理论模型.开展无水乙醇冷流实验及NTO/MMH小推力高室压火箭发动机点火实验,以最小二乘法确定流阻特性实验拟合公式.与冷流实验结果相比,无水乙醇流量分别为0.10~0.40kg/s,0.09~0.36kg/s时,NTO/MMH管路理论流阻平均误差分别为5.42%,3.67%;与点火实验结果相比,真实推进剂流量分别为0.39~0.47kg/s,0.26~0.31kg/s时,NTO/MMH管路理论流阻平均误差分别为2.44%,2.47%,基于冷流实验预测的流阻平均误差分别为5.74%,3.46%,NTO流量为0.47~0.51kg/s（不含0.47kg/s）时,管路理论与冷流实验预测的流阻平均误差分别为16.56%,9.73%.实验与分析结果可应用于小推力高室压NTO/MMH发动机点火实验,并为实验系统设计提供必要支持.

不对称推力完全自动补偿技术

研究了一种适用于多发飞机的不对称推力完全自动补偿策略,并针对发动机失效后的不对称推力飞行特性进行研究。首先,推导了横航向达到平衡状态的条件,提出了一种基于发动机转子转速信号的自动补偿控制方法,在保证补偿效果的同时,解决了自动补偿系统可靠性低的问题,该自动补偿控制方法将高压转子转速信号与低压转子转速信号进行逻辑运算,结合高压转子转速差控制副翼和方向舵偏转,再与主飞行控制系统共同作用使飞机达到平衡状态。然后,基于横航向主飞行控制系统具有滚转角保持功能的特点,优化自动补偿控制系统。最后,全包线内建立飞机达到平衡状态的线性化数学模型,设计了不对称推力完全自动补偿控制律。通过MATLAB/Simulink建模并进行仿真验证,仿真结果表明完全自动补偿控制方法对不对称推力飞行具有良好的补偿效果。