基于典型飞行任务的CCA技术优势分析

基于典型飞行任务,在F-119发动机方案的循环参数基础上,对采用冷却冷却空气(CCA)技术的航空发动机性能开展研究,分析CCA技术对发动机总体性能及涡轮叶片温度的影响规律,评估采用CCA技术的涡扇发动机对其所装配飞机的飞行性能的影响。结果表明:针对仅预冷高压涡轮动叶冷却气方案,当保持冷却空气流量不变时,采用CCA技术可将涡轮冷气温度降低16.98%~41.21%,使得高压涡轮动叶表面最高温度降低8.89%~16.80%;当保持叶片表面最高温度不变时,采用CCA技术可减少高压涡轮动叶48.61%的冷却用气,且发动机的推力和耗油率等总体性能基本不变;针对同时预冷高压涡轮导叶和动叶冷却气方案,通过调整循环参数,在保持冷却空气流量和叶片温度不变的前提下,可使涡轮前最高温度提高6.91%,从而提高典型飞行状态下的航发推进性能,进而有效提升所配装飞机的起飞载质量、最大爬升率、最大马赫数、使用升限及航程等飞行性能。

双发飞机发动机疲劳损伤差异分析

以某型飞机发动机实测飞参为依据,选取该机的典型飞行任务剖面,通过飞参数据的预处理、雨流计数法、线性累积损伤理论将提取的有效载荷折合到标准循环,并进一步将该典型任务剖面划分为4个典型区段进行疲劳损伤分析。统计表明,该型飞机配装发动机个体的疲劳损伤均服从威布尔分布,但单机损伤差异较大。在典型飞行任务段中,不同架次的同侧发动机在起飞段、巡航段相差3-4倍,降落段甚至相差超过10倍,而同架飞机上左右发动机的疲劳损伤差距相对较小。统计结果表明,发动机疲劳损伤的分布服从威布尔分布,通过开展单机寿命监控,可以更合理地安排飞行训练,延长发动机的使用寿命。

基于改进温度评估模型的叶片冷却性能分析

为适应航空发动机涡轮冷却技术的发展趋势,在传统叶片温度评估模型的基础上加以改进,提出了适用于内外耦合涡轮叶片的温度评估模型。将改进后的温度评估模型嵌入到发动机整机热力性能计算模型中,对飞机/发动机系统耦合分析,研究了F-16战机在典型飞行任务和飞行包线内高压涡轮导叶的冷却性能。结果表明:在全飞行任务下进行分析时,叶片在实用升限、起飞及大爬升率工况下叶片工作热环境恶劣,叶片易超温;叶片表面温度沿径向为增长趋势,在叶顶处达到最大值。在全飞行包线内进行分析时,叶片表面温度随高度变化明显;包线内高空低马赫数区域叶片的最高温度和承受的热应力最大,叶片最高温度可达1342 K;高空低马赫数区域的综合冷却效率与包线内的最高冷却效率相比,降低了34.2%,叶片冷却性能下降明显。在进行模型参数敏感性分析时,与基准方案相比,当输入参数改变相同比例,改变冷气进口温度对叶片温度的影响最为显著。