注气缝参数对无阻流门式反推力装置性能的影响

利用CFD数值模拟技术,对涵道比为9的无阻流门式反推力装置实验模型的流场进行数值模拟.分析了不同落压比下,反推力效率、叶栅流量比和注气流量比随注气缝参数变化的规律.根据计算结果,详细分析了反推力装置流场特征,指出二次流注气位置、注气角度和注气缝宽度对反推力装置性能有较大的影响.根据分析结果,确定寻找最佳注气缝参数的一般性规律.

无阻流门叶栅式反推力装置数值研究

借助CFD技术对无阻流门叶栅式反推力装置开展了数值研究工作。反推力装置内部流线分布揭示了二次流喷口下游产生的旋涡结构缩减外涵通道正向流通面积、迫使外涵流体由叶栅通道流出产生反推力的流动特征。在叶栅通道结构尺寸一定的情况下,反推力性能由二次流喷射位置、喷射流量、喷射角度共同决定。随着喷射流量的增加,反推力性能提高,且存在一个临界二次流流量;当喷射角度增加,反推力性能反而下降,二次流逆喷产生的效果要优于垂直喷射方式。在二次流流量和角度一定的状况下,喷射位置对旋涡结构和大小没有影响,对外涵通道的堵塞效果却不同,喷射位置倾向于叶栅通道中间位置为佳。

叶栅式反推力装置阻流门运动规律对气动性能的影响

在分析叶栅式反推力装置结构及工作原理的基础上,通过计算初步研究了反推力装置运动规律对风扇出口及阻流门上气动载荷的影响.计算结果表明,反推力装置打开时,运动规律直接影响风扇在反推力装置打开/关闭过程中工作点位置,运动规律3,4分别适合风扇外涵喘振裕度较大、较小发动机的反推力装置选用;各运动规律中,阻流门气动载荷在阻流门开始转动瞬间加载.

基于流固耦合的反推力装置负载特性

反推力装置负载特性是其运动机构及驱动作动器强度设计的基础,其中阻流门所受气动载荷及其应力分布计算是核心。以叶栅式反推力装置为对象,采用重叠网格方法实现阻流门和滑动整流罩的旋转以及平移运动网格划分,在STAR-CCM+软件环境下确定了流固耦合交界面的数据映射与交换关系,由此建立了反推力装置流固耦合数值分析模型。对反推力装置在飞机降落时正常打开和起飞滑跑紧急终止时应急打开两种动态过程进行仿真,结果表明:随阻流门旋转,阻流门所受气动载荷与等效应力快速增加,并在旋转角度为50°附近达到最大,且在应急终止起飞状态下打开反推力装置,阻流门承受的最大气动载荷是正常打开过程的3倍以上。

反推力装置运动学与动力学仿真

为了研究叶栅式反推力装置各部件在工作过程中的运动学与动力学特性,根据机构运动原理对反推力装置进行简化并建立了运动学与动力学数学模型。以滑动整流罩位移与阻流门所受气动负荷为输入进行运动学与动力学仿真,得到了反推力装置各部件的位移、速度及受力特性曲线,并对比分析了在不同尺寸参数下各部件特征点的运动轨迹和反推力装置负载力变化。结果表明:运动学及动力学仿真结果与工程实际相符;反推力装置机构参数选择不合理时,各设计点会发生干涉现象并导致机构无法运动;机构参数变化对负载力最大值影响尤为突出,在阻流门AC段长度值增大6%,阻流门CB段长度值减小9%的情况下,负载力正向最大值将增大19.53%,负向最大值增大12.67%。研究方法及研究结果可为反推力装置运动学及动力学分析,以及为反推力装置机构优化设计提供参考。

二次流喷射角度对无阻流板式反推装置的影响

对一无阻流门叶栅式反推装置的流场进行了数值与实验研究,详细分析了不同二次流喷射角度对反推性能参数的影响。结果表明二次流喷射喷射角度影响进入反推窗口的气流方向和气流质量,会对反推性能产生影响。存在一个最佳的二次流喷射角度,能使得反推效果最好。当射流顺着风扇气流的偏转方向进行喷射时会产生最大的射入深度,进而使得更多的风扇气流通过反推窗口偏转出去,表现出最优的反推力性能。

反推力装置结构优化设计

根据叶栅式反推力装置结构及其工作原理,建立了反推力装置运动学与动力学数学模型,以此为基础,取反推力装置对作动系统的最大负载力极小化为目标函数,装置各运动机构满足几何关系为约束条件,建立反推力装置结构优化模型。通过反推力装置运动学及动力学仿真,并分析在不同结构参数下反推力装置运动学及动力学特性,验证了所建立模型的合理性与正确性。在Matlab环境下采用惩罚函数法对反推力装置进行结构优化设计,结果表明:优化后的反推力装置正向最大负载力下降了24.5%,负向最大负载力下降了16.3%,且各个机构运动不出现干涉,整个反推力装置可正常工作。论文建模方法与优化结果可为反推力装置结构设计提供参考。