飞机发动机一体化热管理系统建模与性能研究

面对具有大幅变化范围的飞行器飞行条件,飞机和发动机热载荷也在随之发生剧烈变化,飞机/发动机如何有效解决宽范围下热载荷散热问题变得尤为突出。设计了基于闭式空气循环、燃油热管理系统以及装备蓄冷油箱的三涵道发动机的飞机发动机一体化热管理系统,并对此系统进行建模和数值仿真分析。分别建立一体化热管理系统在亚音速巡航、加速爬升和超音速巡航状态下的调控方案和热沉组合形式。三涵道模式给一体化热管理系统带来散热能力的提升。加速爬升和超音速巡航状态下,蓄冷油箱在严苛的飞行状态下能有效缓解单一燃油热沉在热管理系统中散热能力的局限性,提升热管理系统散热能力,保障飞行器安全可靠地工作。

基于飞机/发动机性能一体化的发动机控制规律优化设计方法研究

针对发动机控制规律的选取对飞机/发动机性能一体化设计的影响,基于飞机/发动机性能一体化设计方法,开展了发动机控制规律优化设计方法研究。从先进战斗机飞行任务出发,开展了飞机/发动机性能一体化设计方法研究,进行约束分析和任务分析,以起飞总重最低为目标优选飞机/发动机设计方案,验证了设计方法的合理性。采用飞机/发动机性能一体化设计方法,分别研究了不同节流比和不同控制规律设计对飞机/发动机性能一体化设计的影响。研究表明:在飞机/发动机性能一体化设计过程中,采用合理的发动机最大状态控制规律同时选取恰当的发动机节流比,可以有效扩大约束可行域,同时能够降低发动机的燃油消耗量,降低飞机起飞总重。

飞机发动机数字化对接安装工艺研究

研究数字化对接安装工艺在飞机发动机制造中的应用。首先,描述了传统安装工艺,突出其繁琐和高人力成本。接着探讨数字化工艺的优势,包括提高效率、降低成本和提高精确度。详细介绍激光跟踪测量系统、脉动生产线集成管理系统和发动机数字化安装平台的作用。然后,讨论了数字化对接可能遇到的问题,以及规划设计的关键要点。总结了数字化对接的优势和应用,并展望了未来的发展方向,着重强调了技术创新和可持续性的推动作用。

飞航导弹/涡扇发动机一体化设计-优化设计

利用飞机/涡扇发动机一体化设计的思路,建立了飞航导弹/涡扇发动机一体化设计的优化设计模型并给出了算例和分析。根据飞航导弹的要求对涡扇发动机进行了循环参数优化选择并预测了未来涡扇发动机的发展趋势。在考虑导弹空重、有效载荷和气动特性的情况下,预测了未来先进飞航导弹的性能。建立的飞航导弹/涡扇发动机一体化优化设计模型还能够用于已有飞航导弹的任务剖面的优化设计,具有很好的工程实用价值。

固体火箭冲压发动机导弹一体化遗传算法优化设计

遗传算法能以很高的概率找到全局最优解 ,适合工程优化设计要求。研究以固体火箭冲压发动机为动力的导弹的总体方案设计 ,探讨采用遗传算法实现冲压发动机导弹一体化优化设计 ,给出满足战术技术指标的最优总体方案和冲压发动机方案。算例表明 ,遗传算法是用于固体火箭冲压发动机导弹一体化优化设计的很好的优化算法。通过一体化优化设计 ,可以提高冲压发动机和导弹的总体性能。

多用途战斗机/涡扇发动机一体化循环参数优化

针对多用途战斗机的特点,发展了基于飞/发一体化的涡扇发动机循环参数优化设计模型和相应的计算程序,优化设计模型中包括双变量控制涡扇发动机特性计算模型、进排气系统安装特性计算模型、飞机气动特性分析模型、重量组成分析模型、任务剖面分析模型、约束分析与任务分析模型和优化计算模型等。重点研究了多用途战斗机约束边界的获得方法,利用多岛遗传算法和自适应模拟退火优化算法,分别对现役多用途战斗机、不加力超声速巡航多用途战斗机以及下一代先进多用途战斗机用涡扇发动机循环参数进行了优化计算,对计算结果进行了分析,获得了对多用途战斗机用涡扇发动机循环参数选择有指导意义的结论。

机动飞机／发动机设计参数的一体化选择

发展了一种机动飞机／发动机设计参数的一体化选择方法和软件。根据机动飞机的飞行任务要求，确定设计目标和约束，其中包括飞机性能约束和发动机部件设计约束，并以此对飞机的主要设计参数和发动机循环参数进行一体化优选。该软件由飞机几何、飞机质量、飞机气动性能、发动机非安装和安装性能、发动机质量和外廓尺寸、飞机性能、优化等模块组成。此软件已应用于已有机动飞机／发动机的改型方案论证和未来高机动飞机／发动机方案的分析研究，本文给出部分计算实例。使用此软件的经验表明，计算结果合理，计算精度和所需时间适合于飞机／发动机系统方案论证和初步设计。

超燃冲压发动机一体化设计与优化方法研究

建立了超燃冲压发动机一体化设计的优化模型,研究了超燃冲压发动机在总体性能要求与约束条件下,进气道、燃烧室(含隔离段)、尾喷管之间的性能匹配和参数优化。针对将计算流体力学(CFD)方法应用到优化设计过程中所带来的运算量巨大的问题,引入了基于PVM(并行虚拟机)的遗传算法,为包含有复杂流场计算过程的优化设计问题提出了一条易于实现并经济、可靠的解决途径。

运输类飞机/发动机干扰流场纵、横向一体化数值分析

发展了一种计及粘性效应的运输类飞机 /发动机气动干扰纵、横向影响的一体化数值分析方法。采用多块网格技术及求解椭圆型偏微分方程方法生成贴体、与边界正交的多块对接网格。对全机 /发动机复杂外形的纵、横向绕流流场进行分区求解。利用 Euler方程和可压缩湍流边界层积分方程 ,研究翼面有粘与无粘强干扰流动。计算结果表明 ,无论对带翼吊还是尾吊发动机的全机构型 ,均获得了与实验值吻合良好的结果。

基于全模式遗传算法的导弹/固体冲压发动机一体化优化

在综合考虑固体火箭冲压发动机设计、导弹气动特性和外弹道关系的情况下,详细分析了各设计变量,并建立了空空导弹总体 /冲压发动机一体化设计优化模型。针对在优化过程中遇到的无显式约束问题,提出了一种高效全模式遗传算法,并分析了其收敛性。计算结果表明,与其它算法相比,全模式遗传算法具有极强的全局寻优及高速收敛能力;一体化优化设计优于工程设计方法,可有效提高导弹总体性能。

基于多方法协作优化方法的非壅塞式固体火箭冲压发动机导弹一体化优化设计

固体火箭冲压发动机和导弹性能相互之间紧密耦合。从导弹总体方案设计阶段引入一体化设计思想,能充分发挥和协调好固体火箭冲压发动机和导弹的性能,提高了导弹的总体设计水平。采用基于遗传算法、Powell法和模式搜索法的多方法协作优化方法进行了以非壅塞式固体火箭冲压发动机为动力的导弹总体一体化优化设计。算例表明,采用该多方法协作优化方法进行一体化优化设计,可以协调导弹的总体参数,提高导弹的总体性能。

冲压发动机导弹轨迹/总体参数一体化优化设计

对以冲压发动机为动力导弹的轨迹/总体参数一体化优化设计问题进行了研究。建立了一体化优化的相关数学模型,提出采用高斯伪谱法将一体化优化中的轨迹最优控制问题参数化,然后用序列二次规划方法求解该一体化优化问题。仿真结果表明,经过一体化优化设计,起飞质量比不考虑轨迹优化的方案减少了4.06%。总体参数优化结合轨迹优化最大程度地挖掘了导弹总体设计的潜力,提高了总体性能。其结果可为冲压发动机导弹总体优化设计研究提供理论参考。

整体式固体火箭冲压发动机与导弹一体化优化设计专家系统

根据整体式固体火箭冲压发动机与导弹一体化优化设计领域的研究特点、现状 ,首次提出了以专家系统、数据库技术为核心的软件解决方案。在此基础上研究了辅助参数决定 ,自动查询数据库 ,监控计算等专家系统应用的具体环节 ,并提供了计算的实例和结果。

一体化起动发电机并联混合动力汽车发动机稳态优化控制与仿真

针对基于发动机效率最优化的传统混合动力汽车发动机稳态优化控制没有考虑动力总成系统其他部件的效率的问题,提出了以混合动力汽车整个动力总成系统能量转换效率最优化为目标的发动机稳态优化控制策略并经仿真验证,在中国乘用车城区瞬态循环下,与传统控制策略相比燃油经济性改善了3.9%。

飞机发动机一体化设计课程的研究型教学模式探索

我国航空发动机技术与欧美等航空强国尚存在较大差距,培养高质量专业队伍是缩小差距的重要途径。飞机/发动机一体化设计要在飞行器总体性能最优前提下进行飞机和动力系统的匹配设计,兼具基础性和前沿性两大特点,非常适合开展研究型教学模式。为此,该文在国内几大航空院校课程体系调研的基础上,重点阐述了飞机/发动机一体化设计课程研究型教学模式的重要性、必要性和迫切性,并进行了研究型教学模式的初步探索尝试。

重型运载火箭发动机机架与舱段传力结构一体化拓扑优化设计

运载火箭发动机机架与舱段传力结构主要负责将发动机的推力载荷有效传递至箭体壳段,是火箭结构系统中的关键部位。为充分考虑重型运载火箭发动机机架与舱段传力结构之间的耦合影响,寻找合理的传力路径并实现结构高效承载,对其开展了联合最优传力路径分析及结构优化设计。考虑变形、质量、设计空间、制造约束等设计要求,以整体刚度最大化为目标,建立了火箭发动机机架与舱段传力结构的优化模型,开展了一体化优化设计工作;讨论了发动机机架与舱段传力结构间的连接区域参数对整体结构设计的影响,给出了相关设计建议。

基于飞发一体化的自适应循环发动机参数优化研究

为提升先进多用途战斗机的飞行性能,以自适应循环发动机为研究对象,建立了基于飞机/发动机性能模型联合的多目标优化模型。通过对先进多用途战斗机的约束分析和任务分析研究,确定了自适应循环发动机的多航段优化目标和性能约束条件,利用改进的多目标全面学习粒子群算法,对发动机的设计点参数匹配和非设计点下的变几何部件调节规律进行了优化计算。计算结果的对比表明,优化后的自适应循环发动机比基准状态总耗油量降低9.5%,超声速作战状态下的推力增大了9.6%,飞机的航程和作战性能收益明显,分析方法对近未来先进多用途战斗机的一体化分析提供了借鉴。

《发动机检修》一体化课程教学组织的优化设计

实践技能的培养是高职院校的教学重心,传统的教学模式不能满足专业课程的实践教学要求,专业课程建设应该更多地注重实训平台的搭建。近年来,一体化教学模式逐渐被部分高职院校在专业课程授课上进行尝试,但很多教师对一体化教学方式的理解不同,课程教学组织方式也相差很大。

战术火箭/固体火箭发动机一体化优化设计

在综合考虑发动机内弹道性能与火箭外弹道关系的情况下，融内外弹道为一体，系统分析了发动机装药参数、燃烧室设计参数、喷管设计参数、尾翼参数对发动机性能及全弹性能的影响，针对远程战术火箭，建立了火箭总体／固体火箭发动机一体化优化设计的数学模型。在所建模型基础上，以火箭弹总体性能最佳为目标，对总体和发动机设计参数以及药柱几何参数同时进行优选，完成了九个变量的寻优计算，取得了满意结果。

整体式固冲发动机与导弹一体化优化设计

概述了发动机与导弹一体化优化设计问题，建立了整体式固冲发动机与导弹一体化优化设计模型，并以某防空导弹为一算例，进行了优化前后两种方案对比，结果表明，经过一体化优化设计挖掘了整体式固冲发动机的设计潜力，导弹弹道性能明显提高。