喷管喉道面积变化对大涵道比分排涡扇发动机性能的影响

使用Gasturb软件计算和分析了大涵道比分排涡扇发动机内、外涵喷管喉道面积变化对发动机性能的影响。在低压转子换算转速一定的控制规律下,研究了某型发动机喷管喉道面积变化对发动机转差、裕度、涡轮进口温度、推力、耗油率的影响。经过对比这些相互关系,可以得到1个最合理的内、外涵的喷管面积,从而指导用户最大限度地优化发动机的性能和延长发动机的使用寿命。

喷管面积比对推力矢量发动机特性的影响

针对矢量喷管出口面积独立无极可调控制的特点,采用数值仿真分析了偏转状态喷管面积比对矢量特性的影响机理,通过整机地面台架和高空台专项试验,获取了不同喷管面积比下推力性能、偏转推力损失、偏转效率、发动机匹配特性等数据。结果表明:非偏转状态发动机产生最大推力的喷管面积比小于气流完全膨胀对应的理论喷管面积比。发动机偏转推力损失随几何矢量角增加而增大,喷管面积比对偏转推力损失影响较小。地面台架状态相同几何矢量角下,矢量偏转效率随着喷管面积比的增大而降低,当喷管面积比达到一定值时,会出现气流分离使偏转效率进一步降低。在相同几何矢量角下,随着喷管面积比的增大,发动机节流状态转差减小,风扇工作线下移,靠近非偏转状态工作线,风扇裕度增加,工程应用中偏转状态的扩稳措施应考虑与喷管面积比的关联。

空气涡轮火箭发动机起动过程推进剂供应及尾喷管面积变化规律研究

为了认识固体推进剂空气涡轮火箭发动机推进剂供应快慢和尾喷管面积变化对发动机起动过程产生的影响,采用容积法建立了考虑工质变比热及化学平衡的发动机动态模型,通过给定不同的推进剂供应速率、尾喷管喉部面积大小及尾喷管喉部面积随转速变化速率,模拟了发动机各工况下的起动过程,对比分析了这些参数对发动机起动时间、共同工作线位置的影响规律。研究发现,增加推进剂供应速率会使发动机起动时间降低,但压气机更接近喘振边界,当尾喷管喉部面积较小时,尾喷管会出现壅塞现象,导致压气机喘振。在此基础上,给出了采用较快推进剂供应速率和尾喷管喉部面积随转速升高而增大相结合的调节方法,使压气机在避免喘振的同时远离堵塞边界,实现了发动机的快速安全起动。

喷管喉部面积对膨胀波火炮内弹道影响分析

膨胀波火炮内弹道参数变化规律较常规火炮复杂,后喷气体对膛内气流影响较大,而影响气体后喷的关键因素是喷管喉部面积。针对爆破片式膨胀波火炮内弹道模型进行研究,利用爆破片式膨胀波火炮内弹道方程组和流量方程,分析喷管喉部面积对内弹道参数、流量和弹丸初速的影响。结果表明:喷管喉部面积越大,流量越大,弹丸初速越小;喷管喉部面积对流量影响较大,对弹丸初速影响较小。该结果对膨胀波火炮喷管设计和减后坐效率计算提供一定依据。

一种自适应喷管面积调节机构

通过调节喷管喉部面积,可使单室双推力固体火箭发动机在较小的压强比下,产生更大的推力比,提升固体火箭发动机的综合性能。文中介绍了一种单室双推力固体火箭发动机喷管喉道面积调节机构,可利用火箭发动机自身燃气压强形成压强差驱动调节机构,完成喷管喉部面积的调节。文中详细论述了机构的工作原理,通过工作过程仿真和模拟试验验证了其工作机理的可行性,喷管有结构简单、易于实现的优点。

销毁弹喷管喉部截面积对未爆弹作用效能的影响

以Q235钢板模拟弹丸壳体,通过改变销毁弹喷管喉部截面积,研究其对销毁弹工作时间及熔穿效果的影响。结果表明:喉部截面积过小会导致喷管堵塞,作业效果差。喉部截面积为4πmm2时,熔穿后剩余燃烧时间达到3.48s,熔穿孔的直径达到8.91mm,可以使炸药燃烧产物顺利释放出去,提高了销毁未爆弹的作用效能。而喉部截面积过大,熔穿时间增加,熔穿剩余作业时间缩短,不利于销毁作业。

大面积比喷管侧向载荷流固耦合数值仿真

针对大面积比喷管在地面试车以及启动与关机过程中出现的侧向载荷,采用三维数值仿真方法进行分析。通过集成软件平台MpCCI,连接计算流体动力学软件FLUENT和有限元软件ABAQUS,对燃气流动与喷管结构运动变形进行了耦合计算。计算分析了喷管入口总压从3MPa增大到7MPa共五种条件下,各个阶段的侧向载荷及喷管结构参数随时间变化情况,分析发现此喷管将受到一定的侧向载荷作用,载荷方向随机分布。入口总压为4MPa时的侧向载荷峰值最大。分析也得出了这五种条件下较强的侧向载荷主要由激波转变和喷管出口部位的激波振荡两种不对称状态产生;侧向载荷的大小也与喷管入口总压有较大关系。采用流固耦合计算方法能体现喷管的结构变形从而更准确的反映喷管与燃气流相互影响的真实环境,为优化设计大面积比喷管提供了支撑。

变几何涡轮与可调喷管发动机总体性能研究

为更加全面地展现变几何涡轮和可变喷管对发动机性能的影响情况,使用部件法对发动机进行建模,然后分别在改变高压涡轮第1级导向器喉道面积、改变低压涡轮第1级导向器喉道面积和改变喷管出口面积的情况下,系统地分析了发动机性能的变化情况,对总体性能参数进行了定量的研究。结果表明:增加高压涡轮流通能力或低压涡轮流通能力,尾喷管进口总温与总压均升高,推力和燃油消耗率均增加;当高压涡轮流通能力增加10%时,推力仅增加1.69%,燃油消耗率增加2.52%,而当低压涡轮流通能力增加10%时,推力增加13.16%,耗油率也增加12.42%;扩大尾喷管出口面积,尾喷管进口总温与总压均降低,推力和燃油消耗率均减小,当尾喷管出口面积增加10%时,推力有16.19%的大幅降低,燃油消耗率减小4.02%。

一种发动机喷口面积控制系统仿真研究方法

航空发动机尾喷管喉部面积控制系统是实现航空发动机能量转化的重要部件,但其工作过程较为复杂,且具有强非线性特性,直接建立精确可靠的系统数学模型具有很大困难。针对上述问题,依据控制系统主要部件的工作机理、大量的设计数据和试车数据,提出了一种尾喷管喉部面积控制系统的建模仿真方法。仿真结果表明,所建立的数学模型可较为精确地模拟尾喷管喉部面积控制系统的工作过程,各项参数变化符合其工作原理,所设计的控制系统能顺利完成发动机尾喷管喉部面积的精确控制,所建数学模型具有较高的置信度。所提出的建模仿真方法可为相关产品的调试及改进提供有益的参考。

固体火箭发动机单向可调喷管转换控制研究

通过固体火箭发动机单向可调喷管转换控制理论和试验研究,针对可调喷管不同转换控制点的选取,完成了转换调节控制设计、计算、仿真分析及试验验证,对单向可调喷管转换调节不同控制方式的优缺点进行了分析,为单向可调喷管在固体火箭发动机上的应用提供了支撑。

激光跟踪仪在固发试后喷管变形测量中的应用

为了准确测量试后固体发动机喷管喉颈,利用激光跟踪测量技术对喷管喉颈进行了现场测量,并通过跟踪仪对公共点进行测量,根据各点的坐标变化来评定激光跟踪仪现场测量不确定度。实验结果表明,利用激光跟踪仪测量喷管喉颈相对于现有的测量方法在测量速度、准确性以及方便性上都有了很大的提高。利用激光跟踪仪测量固体发动机喷管的方案满足测量不确定度的设计要求。对试后的固体发动机喷管喉颈测量有一定的促进作用。

AJ10-138A改进型过渡级发动机

早在1964年,原过渡级发动机AJ10-138就已用于大力神Ⅲ——标准空间运载飞行器(SSLV)的第三级。1975年美国开始了为期四年的过渡级喷注器改进计划(ITIP),目的是要得到一个高性能、动态稳定和对燃烧室相容性有很大余度的喷注器。

高焓超声速载气的产生

为确保氢和氧稳定、完全地燃烧 ,采用临界喷管控制氢氧的质量流率 ,以及同轴环向的预混方式。实验结果表明 :改变氢氧质量流率或尾喷管临界截面积可调节燃气总压 ,建成结构简单且造价低廉的高焓水蒸汽发生器。

可变几何部件对某增能涡扇发动机性能的影响

基于某无人战斗机用增能小涵道比混排涡扇发动机计算模型,选取3个典型工况,开展风扇进口整流叶片角度、压气机进口整流叶片角度和喷管喉道面积等对发动机推力性能影响的研究。计算结果表明:调开风扇整流叶片1°与缩小喷管喉道面积1%后,0 km、0.2 M工况点推力分别增加0.55%和0.48%;5 km、0.9 M工况点推力增加0.24%和0.32%。调开压气机整流叶片角度仅对0.1 km、0.8 M工况点增推作用明显,调开压气机整流叶片1°后,推力增加1.38%。

空气涡轮火箭组合发动机共同工作研究

根据空气涡轮火箭组合发动机工作原理,明确了发动机共同工作条件,建立了发动机共同工作方程,得到了发动机共同工作线,并给出了影响空气涡轮火箭组合发动机共同工作线位置的两个因素:尾喷管喉部面积和涡轮前燃气总温。基于共同工作方程,分析了两因素对发动机共同工作线的影响规律。结果表明:在同一转速线上,随着尾喷管喉部面积或涡轮前燃气总温增大,发动机空气质量流量增大,压气机增压比降低,共同工作线整体向右下方移动;尾喷管喉部面积和涡轮前燃气总温增大或减小使空气涡轮火箭组合发动机共同工作线移动的方向是相同的,但尾喷管喉部面积变化对共同工作线位置移动的影响程度大于涡轮前燃气总温。