主燃烧室采用增压燃烧的涡扇发动机热力过程和性能分析

为了研究主燃烧室采用增压燃烧(PGC)的涡扇发动机性能,建立了其热力循环过程计算模型,采用考虑增压特性的传统涡扇发动机性能计算方法,分析了增压比、涡轮前温度、涵道比、飞行速度、飞行高度等循环参数对增压燃烧涡扇发动机的性能影响,并与传统涡扇发动机的性能进行了对比评估。结果表明:增压燃烧发动机循环效率高于等压燃烧发动机的,且加热比越大,增压燃烧发动机性能优势越明显。初步获得了不同循环参数对增压燃烧涡扇发动机的性能影响规律。与同参数的传统涡扇发动机相比,在总增压比为25~45、涡轮前温度为1500~1800 K内,增压燃烧涡扇发动机的单位推力增大4.7%~8.6%,耗油率降低4.6%~8.5%;在飞行高度为15 km、马赫数为0~3内,增压燃烧涡扇发动机的推力增大4.1%~27.6%,耗油率降低2.3%~11.4%,并且飞行马赫数越高,增压燃烧涡扇发动机的性能优势越大。

装有脉冲爆震主燃烧室的燃气涡轮发动机热力性能计算

建立了用脉冲爆震燃烧室代替传统燃气涡轮发动机主燃烧室的热力性能分析模型,进行了装有脉冲爆震主燃烧室的混合式燃气涡轮发动机与传统燃气涡轮发动机在设计点的工作参数和性能参数的对比与分析,还比较了飞行状态改变时2种发动机性能变化趋势。计算结果表明:与传统燃气涡轮发动机相比,装有脉冲爆震主燃烧室的燃气涡轮发动机的单位推力提高27.1%,单位燃油消耗率降低21.3%;在飞行高度一定的情况下,随着飞行马赫数的增大,混合式发动机的单位推力减小,单位燃油消耗率增大;在飞行马赫数一定的情况下,随着飞行高度的增大,混合式发动机的单位推力增大,单位燃油消耗率降低;若使涡轮前燃气压力相等,则可以减少混合式发动机的压气机和涡轮的级数,减轻发动机的重量,提高发动机的推重比。

主燃烧室冲击/发散双层壁冷却方式壁温验证试验研究

为检验冲击/发散双层壁冷却方式在真实工况下的冷却效果,在单头部高温高压燃烧试验台上对3种结构的冲击/发散双层壁实验件进行单头部高温高压综合验证考核试验。实验参数模拟推比10一级发动机燃烧室设计点参数进行综合考核验证。实验结果表明冲击/发散双层壁火焰筒冷却气量约为20%,总冷却效率在0.85～0.96之间,壁温低于1150K。

航空发动机主燃烧室稳定工作范围研究

应用火焰传播理论、二维两相紊流燃烧的k-ε模型、EBU-Arrhen ius模型、颗粒群轨道模型和AD INA软件,计算出了某型在研航空发动机在不同飞行状态下的主燃烧室贫油熄火时的流场、温度场和压力场;计算值与试验结果比较吻合,证实了数值模拟的合理性和可行性。

航空发动机主燃烧室火焰筒壁冷却的研究

概述了近年来国内外航空发动机燃烧室冷却方式的发展。重点论述了火焰筒壁温预测方法、三维壁温数值计算的控制方程、贴体正交网格和壁面函数的应用、计算辐射热流的蒙特卡罗法、三维计算域处理技术以及有高温涂层的壁温计算。调研表明,壁温预测技术对于未来高温升燃烧室设计而言,是有效、经济和实用的方法,对提高燃烧室寿命、飞行安全性具有重要意义。

整机条件下主燃烧室参数测量研究

针对整机条件下主燃烧室的性能参数测量问题,运用现阶段改装手段和试验设备,提出了1种适合在整机上进行主燃烧室参数测量的方法,得到了主燃烧室进、出口及内外环等位置上的温度、压力等参数数据。结果表明:随着发动机转速的提高,燃烧室出口温度场数值呈减小趋势,压力损失呈增大趋势;内、外环腔的压力、温度逐渐升高,但分别小于进口压力、大于进口温度。该方法未对发动机产生不良影响,测量参数基本准确,能够反映主燃烧室在整机条件下的工作状态,可用于完善主燃烧室部件设计。

航空发动机主燃烧室试验数据库的构建

航空发动机主燃烧室试验对主燃烧室的研制和发展具有重要作用,建立相关试验数据库将试验数据集中、有效地保存和管理,能够为主燃烧室研制提供必要的技术支持。从航空发动机主燃烧室的试验分类、数据库的设计思路、功能构建、系统的实现等方面详细阐述了主燃烧室试验数据库构建的需求。采用面向对象和界面可视化的编程方法建立航空发动机主燃烧室试验数据库,以及采用Java语言的数据库开发方法,为主燃烧室试验数据库的建设和管理提供了思路。

涡流室式柴油机主燃烧室新型结构设计

介绍一种涡流室式柴油机主燃烧室新型结构设计方案,即在缸盖底平面开设从通道口将燃气引向进、排气门凹坑的导流槽的新结构。并给出了在S195柴油机上的试验结果。试验表明,新型结构设计能明显改善高负荷及超负荷时的经济性。

基于试飞数据的主燃烧室工作特性研究

针对实际飞行中主燃烧室稳定性评估,提出了工程化的燃烧室负荷参数,建立了基于来流参数的发动机主燃烧室稳定性表征方法;通过Gasturb标准发动机数据对采用该方法的燃烧室特性曲线进行了验证,同时基于试飞数据对某涡扇发动机燃烧室特性进行分析,发现随着高度和马赫数的变化,燃烧室特性在小范围内移动,且变化较小;发动机状态的变化对特性线的影响较大,尤其慢车状态,其燃烧室特性更靠近贫油熄火边界,分析结果符合主燃烧室特性的物理变化规律,符合试飞经验与认知,证明了燃烧室负荷参数表征主燃烧室特性的有效性,另外燃烧室负荷参数可为发动机试飞设计、稳定性评估、风险分析与控制等提供技术支持。

带主燃烧室的轴流压缩系统过失速行为的数值模拟

基于轴流压气机逐级过失速特性和燃烧室特性 ,建立了带主燃烧室的多级轴流压气机过失速的分析模型。发展了分析轴流压气机过失速响应的动态滞后方法 ,确定了压气机过失速响应的统一时间常数。并将该模型应用到国内某型发动机的过失速行为的分析 ,得到了合理的定性理论结果。

涡流室柴油机主燃烧室新型结构设计

本文介绍一种涡流定柴油机主燃烧室新型结构设计方案，即在缸盖底平面开设从通道口将燃气引向进、排气门凹坑的导流槽的新结构。并给出了在S195柴油机上的试验结果。试验表明，新型结构设计能明显改善高负荷及超负荷时的经济性．

某型发动机主燃烧室积炭的排除

某型发动机主燃烧室喷嘴和浮动环端面以及火焰筒头部锥壁在全环燃烧室试验和整机试车过程中发现有较严重的积炭现象,在其发展过程中采取了一系列的改进措施,并取得了明显的效果,其中,加装涡流器喷口尤为显著。扇形和环形燃烧室的试验结果表明,积炭量下降90％左右,慢车效率大幅度提高。

航空发动机主燃烧室燃油总管流动换热特性研究

为优化发动机燃油管路设计并预防燃油结焦,对发动机典型工况下燃油总管和分管内部流动进行了数值研究,给出了速度和压力分布情况。对由于热气流的加热作用引起的燃油温升效应进行了传热计算。对总管及分管进行了热防护设计,并比较了不同热防护措施的隔热效果。结果表明:在计算工况下,油管出口质量流量满足设计要求;内外混合隔热方式可有效降低燃油温升,减小燃油过热引起结焦的可能性。提出了改善管内流动与换热特性的措施,例如增加空气隔热层,为恶劣热负荷条件下燃油管路热防护设计提供理论基础。

改进堵孔法在主燃烧室上的试验研究

为了简化主燃烧室流量分配的试验方法,对传统堵孔法进行了改进,提出了一种采用参考压力损失与进口空气流量来建立流量特性曲线,之后通过求解线性方程组获得燃烧室流量分配比例的方法。通过在一扇形燃烧室上进行流量分配试验,验证了改进方法的可行性。研究结果表明:采用改进的堵孔法压力测点数最少为2个,能够有效减少试验测点和试验测量仪器的数量,不同测点位置测量获得的孔流量分配比例基本一致,在1%~4%参考压力损失范围内,不同参考压力损失对流量分配比例基本无影响,改进堵孔法测得的流量分配比例在试验参考压力损失范围内误差不超过4%。

航空发动机主燃烧室出口温度场可视化设计

为了满足航空发动机主燃烧室试验出口温度场可视化需求,基于主燃烧室出口温度场测试原理,通过温度数据网格化、温度数据-颜色映射、以云图形式显示出口温度场数据的方法进行温度场可视化设计,并在Visual Basic 6.0下基于Tee chart控件开发了出口温度场可视化软件。应用结果表明:在试验中,通过与现有测控软件出口温度场数据交互,可视化软件能够实时、真实、直观地显示主燃烧室出口温度场变化情况,有助于试验人员快速判断出口温度场品质,进而缩短试验时间,降低试验费用,有效提高试验效率。

硫回收装置主燃烧室温度异常原因分析及处理

陕西渭河煤化工集团有限责任公司硫回收装置采用荷兰荷丰两级克劳斯(Claus)+低温SCOT (LT-SCOT)加氢还原工艺。2020年11月硫回收装置大修后恢复运行仅月余,出现主燃烧室炉膛温度异常,同时伴有催化反应床层温度偏高、硫比值仪故障多发、Claus尾气中(H_(2)S+SO_(2))含量偏高等问题,其他过程工艺参数也有不同程度的变化。基于实际生产数据,以问题为导向进行第一阶段假设验证,排除了气相带液、酸性气燃烧状况不佳、催化剂硫酸盐化、设备故障等原因;结合炉头压力上涨、烧嘴压差波动大等现象,以问题为导向进行第二阶段假设验证,排查确认为主燃烧室废热锅炉后液硫通道堵塞,对液硫通道进行疏通后,系统工况逐渐恢复正常。在此基础上,对硫回收装置主燃烧室温度异常事件进一步进行了原因分析,并总结了相关生产经验。

SSME标准型主燃烧室设计方案

NASA 的马歇尔航天飞行中心正着手研制一种标准型先进主燃烧室(AMCC)。先进主燃烧室设计方案是将材料、加工、压力、高温、质量以及设计等因素集于一体的设计方案。将先进主燃烧室方案加以修改以满足铸造工艺要求。先进主燃烧室的夹层、进口/出口歧管、进口/出口端冷却剂流动分离器、支架、作动器以及发动机控制器安装架等部件都将采用铸件。先进主燃烧室的一部分铸件外形设计应以满足夹层结构衬套成形方法为前提。用真空等离子喷射衬套的方法现正在进行研究。一九九四年,先进主燃烧室将在航天飞机主发动机技术试验台上进行热试,该试验台是马歇尔航天飞行中心先进发动机的试验装置。

航空发动机主燃烧室高温测试技术

随着航空航天技术的高速发展,航空动力推进系统是整个航空航天飞行系统里造价最高、结构最为复杂的组成部分,本文根据航空发动机主燃烧室内的试验器以及对于航空发动机主燃烧室的高温成像、航空发动机高温测试技术进行分析以及解释,着重对航空发动机的结构进行探索,希望为航空发动机主燃烧室的发展以及改进提供新的思路。

航空发动机主燃烧室动态燃烧研究现状及关键技术分析

阐述了动态燃烧的内涵,从先进军用和民用发动机的需求出发,强调了开展主燃烧室动态燃烧研究、支撑燃烧室精细化设计的重要性。对国内外动态燃烧研究进行了总结,从基础研究、模型燃烧室研究、数值模拟研究及工程应用四方面将国内外情况进行了对比。分析了开展动态燃烧研究的难点,梳理了我国开展动态燃烧研究需攻克的四大关键技术,并阐述了其内涵及可采取的技术路径。基于我国先进军民用发动机需求和国内研究现状,提出了建立数据库、发展设计方法、构建理论体系及培养研究队伍等合理化建议。