铸铝一体化发动机罩的可靠性优化设计

为了提高发动机罩的轻量化水平与性能要求,采用“材料-工艺-结构-性能”一体化集成方法设计铸铝一体化发动机罩。建立了发动机罩的有限元模型,通过模态试验验证了所建模型的准确性。以铸铝发动机罩厚度为设计变量,综合考虑发动机罩的刚度和模态性能,采用最优拉丁超立方试验设计构造样本点,联合径向基(Radial Basis Function,RBF)神经网络模型与多岛遗传算法(Multi-Island Genetic Algorithm,MIGA)进行多目标优化。基于RBF-MIGA近似模型和6Sigma可靠性优化方法对发动机罩进行优化设计。结果表明,经可靠性优化后的发动机罩质量减轻了10.59%,约束一阶模态提高了41.43%。

高超声速乘波体飞行器机身/发动机一体化关键技术研究

飞行器在高空中作长时间巡航飞行时,对升阻比提出了极高要求,而高超声速乘波飞行器因其具有高升阻比、均匀的下表面流场以及高度一体化性能得到研究者重视,成为未来空间飞行器新的研究热点。简要介绍了高超声速乘波体飞行器机身/发动机一体化国内外研究进展,着重阐述了其关键技术及其研究,主要包括前体/进气道一体化技术、燃烧室构型优化技术和尾喷管/后体一体化技术,并对未来高超声速乘波体飞行器构型的进一步发展提出了设想——采用流线追踪思想,以Busemann进气道和圆形或椭圆形燃烧室作为其推进系统的两大重要组成部分,同时其机身具有膨胀上表面。

基于飞机/发动机性能一体化的发动机控制规律优化设计方法研究

针对发动机控制规律的选取对飞机/发动机性能一体化设计的影响,基于飞机/发动机性能一体化设计方法,开展了发动机控制规律优化设计方法研究。从先进战斗机飞行任务出发,开展了飞机/发动机性能一体化设计方法研究,进行约束分析和任务分析,以起飞总重最低为目标优选飞机/发动机设计方案,验证了设计方法的合理性。采用飞机/发动机性能一体化设计方法,分别研究了不同节流比和不同控制规律设计对飞机/发动机性能一体化设计的影响。研究表明:在飞机/发动机性能一体化设计过程中,采用合理的发动机最大状态控制规律同时选取恰当的发动机节流比,可以有效扩大约束可行域,同时能够降低发动机的燃油消耗量,降低飞机起飞总重。

飞机发动机一体化设计课程的研究型教学模式探索

我国航空发动机技术与欧美等航空强国尚存在较大差距,培养高质量专业队伍是缩小差距的重要途径。飞机/发动机一体化设计要在飞行器总体性能最优前提下进行飞机和动力系统的匹配设计,兼具基础性和前沿性两大特点,非常适合开展研究型教学模式。为此,该文在国内几大航空院校课程体系调研的基础上,重点阐述了飞机/发动机一体化设计课程研究型教学模式的重要性、必要性和迫切性,并进行了研究型教学模式的初步探索尝试。

飞机发动机一体化热管理系统建模与性能研究

面对具有大幅变化范围的飞行器飞行条件,飞机和发动机热载荷也在随之发生剧烈变化,飞机/发动机如何有效解决宽范围下热载荷散热问题变得尤为突出。设计了基于闭式空气循环、燃油热管理系统以及装备蓄冷油箱的三涵道发动机的飞机发动机一体化热管理系统,并对此系统进行建模和数值仿真分析。分别建立一体化热管理系统在亚音速巡航、加速爬升和超音速巡航状态下的调控方案和热沉组合形式。三涵道模式给一体化热管理系统带来散热能力的提升。加速爬升和超音速巡航状态下,蓄冷油箱在严苛的飞行状态下能有效缓解单一燃油热沉在热管理系统中散热能力的局限性,提升热管理系统散热能力,保障飞行器安全可靠地工作。

浅谈汽修中级工发动机一体化课程设置——以发动机水温高为例

该课程主要是基于发动机水温高故障诊断与维修的一体化课程。课程以应用为主,从培养学生的实际能力的需要出发,以工作任务、案例引领教学,分清知识结构和能力层次的界限,摒弃理论教学偏深、偏难。强调针对性和实用性。既要保证使学生掌握目前本专业必备的知识与技能,又要考虑企业技术改造、产品更新换代和新技术的应用,不断更新理论知识与技术水平,使学生了解新的生产工艺和新技能,具有一定的超前性。

涡轴发动机发展与技术趋势

首先,对美国20世纪70年代以来各时期涡轴发动机发展规划及其性能演变过程进行了梳理,并分析了不同循环类型及循环参数的选择,进行了性能统计分析。然后,介绍了直升机/发动机一体化设计理论的基础与方法。最后本文提出新一代超低排放涡轴发动机的概念,指出降低总耗油量的同时提高功重比,才能实现超低排放。

一种实用的运输类飞机机翼/发动机短舱一体化优化设计方法

发展了一套基于遗传算法优化/Navier-Stokes方程分析的运输类飞机机翼/发动机短舱一体化设计方法,提出了一系列保证该方法工程实用性的解决方案,其中包括设计变量模块化、局部优化全机分析、超临界压力分布约束条件等。通过采用适当的计算网格、并行算法及数值方法,使得基于遗传算法优化/Navier-Stakes方程分析设计方法的运算时间在工程上能够接受。运用该设计方法对下单翼运输类飞机机翼/发动机短舱一体化设计开展了单点优化和两点优化,结合二者结果对比验证了该方法的有效性和工程实用性。单点优化得到的机翼压力分布呈现无激波特点,阻力系数随马赫数变化比较剧烈;两点优化得到的机翼压力分布为弱激波形态,阻力随马赫数变化比较缓和,所设计的机翼具有更好的鲁棒性和工程实用性。

超声速进气道/发动机一体化控制

为了解决超声速进气道/发动机一体化问题,建立了可进行放气调节的超声速进气道部件级数学模型,而后将其与某双轴涡扇发动机部件级模型匹配,实现进气道与发动机共同工作.基于该进气道/发动机一体化部件级模型,分析计算了超声速进气道内流、外流特性,并研究了在超声速工作状态下进气道放气特性,验证了在超声速飞行时,发动机在中间状态与加力状态下,通过进气道放气调节,发动机安装推力提升了3%.

组合循环发动机飞机/发动机性能一体化分析

采用飞机/发动机一体化分析方法,开展了两种典型组合循环发动机方案(方案一为涡轮/亚燃冲压/双模态超燃冲压组合发动机,方案二为涡轮/引射冲压/双模态超燃冲压组合发动机)总体性能对比研究。基于给定的马赫数为6.5巡航的高超声速飞行器的飞行任务需求,进行了约束分析与任务分析,优选出满足约束条件下的飞行器起飞推质比和机翼载荷,得到了相应的飞行器起飞总质量和海平面起飞推力,并进行了两种方案的对比研究。结果表明:在完成相同的飞行任务下,方案一的起飞总质量与方案二相当,前者比后者减小了2.6%;方案一的起飞推力比方案二高出10.3%;基于涡轮发动机水平,方案一和方案二分别需要采用两台海平面起飞推力为129kN和119kN量级的涡轮发动机。此外,飞行器起飞总质量随巡航距离增加而显著增加,巡航距离为4 000km时,两种方案的起飞总质量将达到85t左右。

轿车发动机的新时尚

随着中国渐渐步入轿车时代,人们对轿车发动机的关注逐步多了起来。的确,一辆反应敏捷、驾驶顺畅的轿车,必须配置一台优秀强劲的发动机。世界著名汽车厂商一直投巨资研发更好的轿车发动机。

火箭基组合循环发动机总体布局研究进展（英文）

本综述从总体布局层面综述火箭基组合循环(RBCC)发动机在各个国家的发展现状,旨在展现该型发动机在单级入轨任务中的发展前景,为设计组合循环发动机以及进行空天往返任务规划提供参考。本文将RBCC按照构型特点进行归类并举例介绍,概述了发动机-机身一体化设计情况,并简要介绍了RBCC动力飞行器的任务规划和多目标优化方法。当前,尽管RBCC的研究面临着很多艰难的挑战,但是RBCC具有单级入轨的潜力,能够降低空天往返的成本。对RBCC发动机系统中各个子系统的研究也有利于促进其他相关学科的发展。

高超声速飞行器控制研究综述

高超声速飞行器控制研究主要讨论吸气式高超声速飞行器巡航控制问题和无动力高超声速飞行器返回再入控制问题.吸气式的高超声速飞行器主要针对于两种构型:锥体加速器构型和X-30构型,无动力高超声速飞行器主要考虑X-33和X-38构型.分别对锥体加速器构型、X-30构型和再入模式的动力学模型和控制进行了综述,并指出了近来高超声速飞行器控制研究的热点问题.

高超声速飞行器进气道等离子体虚拟前沿优化设计

为研究等离子体虚拟前沿在高超声速飞行器前体/发动机一体化设计中的应用,首先设计了二波系前体,然后分析了虚拟前沿对前体流场结构的影响,最后通过比较虚拟前沿结构参数及位置对总压恢复系数、流量系数等参数的改善效果,优化得出了最佳虚拟前沿。结果表明,有虚拟前沿控制前体激波时,总压恢复系数及流量系数都会增大,但压缩比不一定会增大;虚拟前沿的位置对各参数的影响很大,且存在一个最佳位置使得前体性能最好;随着虚拟前沿长度的增大,总压恢复系数和流量系数逐渐增大,压缩比逐渐减小。

等离子体流动控制在乘波体前体设计中的应用

为研究等离子体流动控制在乘波体前体/发动机一体化设计中的应用,设计了二波系前体,首先研究不同工况下前体的性能,然后比较不同等离子体控制方法对非设计点总压恢复系数等参数的影响。研究表明,非设计点工况下前体激波不再满足激波-唇口原则,马赫数降低会使预压能力下降和流量系数减小,马赫数增大会使总压损失增大。马赫数小于设计点时,MHD方法效果较差,此时,等离子体虚拟前沿能够使减小总压损失、提高预压能力、增大空气捕获量。马赫数大于设计点时,准直流放电等离子体欧姆加热效应可减小总压损失,但会使预压能力下降和空气捕获量减小,此时MHD方法可以提高预压能力、增大空气捕获量,但会使总压损失急剧增大。

进排气系统对飞翼布局无人机升阻特性的影响研究

飞翼布局以其在气动效率、结构强度、隐身性能上的突出优势,被广泛应用于先进的无人侦察作战飞机的气动外形设计。采用自适应超椭圆方法设计了菱形进口S形进气道和二元喷管,并进行了飞翼布局无人机与进排气系统的一体化设计。通过数值计算研究了进排气系统对飞翼布局无人机升阻特性的具体影响。结果表明,在特定的迎角范围内,进排气系统的安装有利于飞翼布局无人机的增升和减阻,将会带来飞机机身表面压力分布的改变。

混合并联TBCC动力的冲压流道跨声速流动及阻力特性

为了探究跨声速飞行工况下混合并联涡轮基组合循环(Turbo based combine cycle,TBCC)动力的冲压流道在冷通气状态下的流动及阻力特性,构建了一个巡航马赫数为4.0、基于混合并联TBCC动力的高马赫数飞机模型,通过三维定常数值模拟方法研究了其在Ma_(∞)=0.7~1.6,H_(∞)=11 km飞行环境下飞机-发动机内/外流动及其耦合特征。计算结果表明:跨声速状态下,冲压进气道入口处气流增压后的静压达到了自由来流滞止压力的85%~90%,气流接近于滞止状态,说明组合进气道存在强烈的节流效应,且冲压通道的喉道是组合进气道节流效应的主要贡献者;冲压发动机尾喷管的排气流动同时受到飞机绕流及涡轮通道排气系统等多方面的干扰,且涡轮通道排气射流对冲压发动机尾喷管气流本身就存在膨胀压缩及排气引射等多种干扰机制。阻力分析表明,压差阻力系数高出内表面摩擦阻力系数2个数量级,是跨声速状态下冲压流道阻力的主要来源;亚声速状态下,进气道阻力占比达到了60%~80%,是冲压流道的主要阻力部件,而Ma_(∞)>1.0超声速状态下,进气道阻力占比随飞行马赫数的增大而逐步减小,尾喷管的阻力则快速增长,阻力贡献逐渐向尾喷管转移,两者趋于接近。

基于伴随理论的大型客机气动优化设计研究进展

大型民用客机的气动设计具有巡航马赫数高、部件间流动干扰复杂、外形精细化修形难度大等特点,完全依靠人工试凑法进行气动设计工作量巨大。基于高可信度数值模拟的优化设计技术可以对该类问题进行自动寻优设计,给设计师提供有力参考,因此在大型民用客机气动设计中发挥着越来越显著的作用。首先,以大型民用客机为背景,总结了民机气动设计中的关键科学问题,指出了梯度优化设计方法在民用客机不同优化设计问题中的适用性,并进一步对梯度求解中的伴随方法理论进行了详细介绍。然后,分析了基于伴随理论的气动优化设计方法以及气动结构多学科优化设计方法在民用客机设计中的研究进展,其中气动优化设计方面着重突出了复杂全机多部件气动外形优化设计方法以及飞机/发动机一体化优化设计方法。最后,对基于伴随理论的气动优化设计方法在大型民机中的应用进展进行了提炼,对未来发展趋势进行了展望与建议。