高速涡轮发动机发展趋势研究

综述了高速涡轮发动机的发展概况,基于未来高速飞机对TBCC组合动力涡轮的需求指出高速涡轮是临近空间高速飞机动力的关键一环,Ma3以上的大推力涡轮基是未来重要的发展趋势。分析了高速涡轮发展需在克服“热障”扩展工作包线的同时具备良好高空高速性能并兼顾低速性能,提出了包括低压比设计、变循环技术和高流通技术在内的技术解决措施,为高速涡轮发动机技术发展提供参考。

TBCC燃烧室/喷管一体化壁面温度计算

基于Navier-Stokes(N-S)方程组对包括隔热屏、隔热屏内外流、大气外流在内的涡轮基组合动力(TBCC)发动机燃烧室/喷管进行了一体化的气/热耦合数值模拟,考虑了燃气组分输运、辐射换热等影响,研究了其在某典型飞行状态下TBCC冲压发动机燃烧室/喷管筒体及隔热屏内外壁壁面温度、辐射换热热流及对流换热热流分布.结果表明:燃烧室/喷管筒体与对称面上下交线的壁面温度在轴向距离为0.5~2.6m内变化较小,在轴向距离为2.6~3.1m内急剧增加,在轴向距离为3.1~3.5m内急剧下降.之后,上交线筒体壁面温度沿流向减小,下交线筒体壁面温度先升高后降低.筒体壁面温度最高点在喷管下调节板收缩段,为1 577K.隔热屏内壁面辐射热流在370~500kW/m2变化,上下交线处的辐射热流较外壁面的辐射热流约高300kW/m2,辐射热流沿流向先减小后增加.隔热屏外壁面辐射热流在50~200kW/m2范围内分布.