基于冷气预冷技术的高马赫数涡轮发动机建模方法及循环分析

针对高马赫数涡轮发动机的涡轮部件热防护问题,以基于冷气预冷(CCA)技术的变循环涡扇(VCTF)发动机为例,建立燃油的热物性库,换热器、涡轮叶片冷却以及改进燃烧室的计算模型,发展VCTF发动机的设计点迭代计算模型,分析CCA技术对VCTF发动机循环性能的影响。结果表明:CCA技术能够在相同涡轮材料耐温的水平下进一步增大发动机净推力,但是耐高温涡轮叶片材料的应用仍是提升发动机的性能的关键。对于未采用耐高温涡轮叶片材料的低压涡轮(LPT),其导向器和转子的冷气量随着高压涡轮(HPT)材料耐温的水平提高而增大;采用CCA技术后,低压涡轮导向器的冷气量减少,但是未采用预冷引气的低压涡轮转子的冷气量进一步增大,耐高温涡轮叶片材料的应用能够明显降低这一不利影响。