航空并联混合动力涡扇发动机热力循环与工作特性研究

作者： 刘光璧   王步宇   王向阳   佘云峰   邢耀仁   帅石金   来源： 推进技术 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 热力循环   数值模拟   涡扇发动机   并联混合动力系统   稳态特性  

描述： 为确定并联混合动力涡扇发动机的能量利用效率，并对不同电功率输入下发动机工作特性与性能参数的变化规律进行研究，本文从理论上对发动机有效循环功的来源进行划分，并由此分别定义并联混合动力涡扇发动机的电能利用率和燃油利用率；使用航空发动机性能仿真软件PROOSIS搭建基于CFM56-7B26发动机的并联混合动力涡扇发动机零维模型，模拟不同电功率输入条件下的发动机稳态性能。研究结果表明：并联混合动力涡扇发动机内涵道的循环类型仍然是基于布雷顿循环的实际循环，输入的电功率对发动机外涵道推力的贡献占比远高于其对内涵道推力的贡献；电能利用率始终明显高于燃油利用率，这也是并联混合动力涡扇发动机实现节能的主要原因；当输入的电功率增加时，发动机的涵道比增加，涡轮前温度与总压比降低，各部件的稳态工作点将发生移动，可能造成部件效率的下降。由于电功率的输入以及电能的高利用效率，并联混合动力涡扇发动机的油耗和能耗均低于常规涡扇发动机。

航空并联混合动力专用涡扇发动机快速设计方法

作者： 刘光璧   王步宇   王向阳   帅石金   来源： 航空动力学报 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 能量利用   稳态性能   涡扇发动机   并联混合动力系统   快速设计  

描述： 为解决航空并联混合动力系统直接使用传统涡扇发动机时存在的发动机效率下降与低压压气机喘振问题，提出了一种通过流量预测确定涵道比的并联混合动力专用涡扇发动机快速设计方法，使用航空发动机性能仿真软件PROOSIS搭建了并联混合动力涡扇发动机模型，对发动机设计结果进行了性能评估与能量利用分析。研究表明，在与基准发动机相同的涡轮前总温限制下，设计结果能够满足推力需求。与在并联混合动力系统中使用基准发动机相比，使用设计的专用发动机时的油耗、能耗、低压压气机防喘振性能明显更优。由于能量利用历程不同，发动机的外涵道电能利用率远高于内涵道电能利用率和燃油利用率，这是并联混合动力涡扇发动机节能的根本原因。

航空并联混合动力专用涡扇发动机快速设计方法

作者： 刘光璧   王步宇   王向阳   帅石金   来源： 航空动力学报 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 能量利用   稳态性能   涡扇发动机   并联混合动力系统   快速设计  

描述： 为解决航空并联混合动力系统直接使用传统涡扇发动机时存在的发动机效率下降与低压压气机喘振问题，提出了一种通过流量预测确定涵道比的并联混合动力专用涡扇发动机快速设计方法，使用航空发动机性能仿真软件PROOSIS搭建了并联混合动力涡扇发动机模型，对发动机设计结果进行了性能评估与能量利用分析。研究表明，在与基准发动机相同的涡轮前总温限制下，设计结果能够满足推力需求。与在并联混合动力系统中使用基准发动机相比，使用设计的专用发动机时的油耗、能耗、低压压气机防喘振性能明显更优。由于能量利用历程不同，发动机的外涵道电能利用率远高于内涵道电能利用率和燃油利用率，这是并联混合动力涡扇发动机节能的根本原因。

多目标遗传算法在航空发动机传感器中的稳态分析

作者： 刘钊勇   张艺婷   李源彬   来源： 传感技术学报 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 遗传算法   发动机   多目标   模型修正   稳态特性  

描述： 为了实现对航空发动机传感器稳态性能参数的精准估计，达到精准仿真分析航空发动机传感器稳态特性的目的，研究基于多目标遗传算法的航空发动机传感器稳态特性仿真分析模型。构建航空发动机传感器稳态特性数学仿真分析模型，运用多目标遗传算法经选择操作、交叉操作、变异操作及个体适应度函数值求取，选出最优组合参数，完成对所构建仿真分析模型的修正，获得修正仿真分析模型，完成稳态特性仿真分析。实验结果表明，该模型修正过程收敛速度高，具有较高的航空发动机传感器稳态性能参数估计精度，针对不同稳态工况下的航空发动机传感器性能参数运算误差始终低于2%,具有稳定且精准的稳态特性仿真分析性能。

航空发动机燃油计量装置稳态特性仿真

作者： 杨世宇   林远方   徐向华   梁新刚   来源： 航空动力学报 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 计量活门   航空发动机   燃油计量   压差活门   流体网络法   稳态特性  

描述： 为研究燃油计量装置的稳态工作特性，提升流量调控性能，基于Python语言自主开发了航空发动机燃油系统一维稳态流动仿真程序，通过建立完善的部件库和高效的求解算法，实现了含压力控制部件的复杂流路仿真模拟。从系统的角度分析了计量装置的工作特点和各参数对流动的影响规律，结果表明:在设计点工况下，计量活门能够正常工作的开度范围是0.3～0.85，过大或过小的开度均不利于流量的调控；仅有预紧力可以改变计量活门的开启边界，压差活门参数对供油性能的影响程度随计量活门的开度呈现单调变化；在压差活门的作用下，燃烧室供油量对各系统参数的敏感性较低，参数改变范围内的变化不大于10%，燃油泵的内泄漏是影响供油量的重要因素之一。

民用航空涡扇发动机进气系统结冰高空模拟试验技术要求研究

作者： 张琼   文刚   来源： 航空科学技术 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 高空模拟试验   适航   涡扇发动机   试验技术要求   进气系统结冰试验  

描述： 高空模拟试验是民用航空发动机适航取证的符合性验证手段之一。基于中国民航规章CCAR-33部33.68条款“进气系统结冰”的要求，对进气系统结冰高空模拟试验验证开展研究，以表明符合性。本文提出了进气系统的结冰试验点的选取方法、分析了试验的流程、明确了试验结果评估方法，并针对试验设备提出了高空舱、测试装置和试验设备配备要求，介绍了典型符合性验证案例。本研究可为国内民用航空发动机开展进气系统结冰适航符合性验证工作提供技术支持。

基于双向优化策略的航空发动机多变量加速控制规律优化研究

作者： 姜威   尹金星   郑前钢   张海波   来源： 推进技术 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空发动机   加速优化   双向优化策略   涡扇发动机   几何调节规律  

描述： 针对航空发动机传统加速优化采用并行优化方法，未能有效利用燃油与几何变量的配合作用，提出了一种基于双向优化策略的加速控制规律优化方法。并行单向优化方法中的目标函数集中在发动机当前性能上，燃油的主导作用限制了紧贴约束边界优化过程几何变量的调节范围；而几何变量是通过增加空气流量、提高旋转部件效率等措施改善燃油流量的变化速率来间接提高发动机加速性能。因此，双向优化策略根据控制量在提高加速性作用方式的不同，将多变量并行优化分解为燃油单变量和几何多变量优化并分别采用不同的目标函数，通过确定的加速燃油控制规律正向优化几何加速调节规律，然后根据几何调节规律反向求解加速燃油控制规律。仿真结果表明：在正向优化过程中，喘振裕度不再紧贴约束限制线，优化后的加速时间从4.44s缩短至3.32s，双向优化策略的加速时间优于传统并行方法，且优化出的多变量控制规律更平稳，更便于线性化。

基于某航空发动机涡轮叶片的热流固耦合分析

作者： 杨杰   张姝   刘志超   来源： 机械 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 涡轮叶片   结构强度   数值模拟   多物理场  

描述： 以某航空发动机的整体型涡轮叶片为研究对象，基于数值模拟的方法对涡轮叶片在离心载荷、热载荷及气动载荷作用下的叶片结构强度进行了研究，分别对离心载荷、热载荷+离心载荷、热载荷+离心载荷+气动载荷三种载荷工况下的应力与位移的分布趋势与叶片节点上应力值变化趋势进行了研究。通过有限元结果的对比发现：三种载荷对结构强度的影响顺序由大至小，依次是离心载荷-热载荷-气动载荷，其中离心载荷对应力结果的影响较大，热载荷对位移结果的影响程度较大。通过对三种不同工况下相同叶片上应力值沿叶身节点坐标的变化趋势的对比可以发现：三种工况条件下，应力值沿叶身节点的变化趋势几乎一致。

不同风舷角下的航空母舰气流场特性研究

作者： 张大朋   严谨   赵博文   侯玲   朱克强   来源： 舰船科学技术 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空母舰   风载荷   数值模拟   气流场  

描述： 航空母舰气流场变化的研究对航空母舰的总体设计以及舰岛构型布局具有重要意义。本文基于RANS法对不同风舷角下的航母气流场进行数值模拟，同时也采用了Isherwood经验公式对其风载荷进行计算，并将数值模拟结果与经验公式对比，考察RANS法及Isherwood法对航母风载荷预报的适用性。结果表明，RANS法能够获得相对合理的数值预报结果，而Isherwood法在部分风舷角下的适应性较差。本文还分析了不同风舷角下的航母气流场特性。研究表明，航母外飘舷台和舰岛等结构的绕流场在一定风舷角下会发生强烈的相互影响。本文的结论对航母气流场的研究及总体设计有一定的参考价值。

航空动压式油气分离器流场特性分析

作者： 任祺   孔祥伟   王丹   来源： 现代机械 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 动压式油气分离器   速度场   数值模拟   流动规律  

描述： 动压式油气分离器因为其结构简单、可以内置于航空发动机内部等优点，广泛应用于航空航天领域中。因为两相流动过程中气泡或液滴的碰撞、破碎、聚合等行为非常复杂，使用Fluent软件探究动压式油气分离器流场特性以及分离机理，采用容积法测量分离器分离效率，通过液体含气率和气体含气率的测定，表征了分离器性能的变化情况。借助物理模型的建立，考虑航空滑油粘度及马赫数影响，计算了动压式油气分离器内部流场，获得分离器内部流场各个截面的切向速度、轴向速度以及内部流场的分布规律，为后续其结构改进优化提供了支撑。