基于通用核心机的航空发动机派生设计技术研究.pdf
作为"飞机的心脏",航空发动机的重要性近年来已逐渐受到社会各界的关注与重视,但另一方面,因航空发动机自身所具有的工作机理高复杂性、部件匹配关系强耦合性、多学科大跨度,导致航空发动机的设计、试验、生产呈现出周期长、成本高、风险大等突出特征,而日趋多样化的航空应用任务则更加大了发动机任务需求的多样性,提高了其研制难度.对于航空发动机研发所面临的如此状况,国外已形成了较为成熟的"通用核心机"研发模式,即采用成熟的核心机(高压压气机、燃烧室、高压涡轮),为其匹配不同的低压部件,从而满足不同任务需求.这种研发模式最大化利用了成熟的设计成果,将研发风险集中于少数部件中去,因而实现了快速高效的衍生迭代设计.随着发动机技术研究的进步,未来还将出现包括变循环在内的多种构型航空发动机,对其的研究探索,也必将从在成熟发动机上匹配新型部件(如核心机驱动风扇级、可调面积涵道引射器等)开始.基于这种思路,本文针对基于通用核心机进行多种类型发动机派生设计这个问题,进行了派生设计的需求与约束分析、设计流程规划研究,开发出一套适用于核心机派生设计的发动机建模仿真软件工具;并利用该工具,以一款小涵道比涡扇发动机的核心机为对象,进行了大涵道比涡扇发动机、双外涵变循环发动机的派生设计研究.其中,建模仿真工具的建立,采用了面向对象编程方法,并创新性的采用了基于容积反馈效应的建模求解技术.研究获得了如下基本结论:为确保较优发动机总体性能,基于通用核心机的多类型航空发动机派生设计需考虑保持核心机匹配工作状态的稳定;双外涵变循环发动机的派生设计需考虑到可变面积涵道引射器中气流掺混流动的静压平衡约束,此约束将导致核心机匹配边界的缩窄;为了进一步提升通用核心机派生设计技术的应用潜力,本文提出了未来应当深入开展的一系列技术研究方向.
作者：刘煜东陈敏唐海龙
作者单位：北京航空航天大学能源与动力工程学院
母体文献：第六届空天动力联合会议暨中国航天第三专业信息网第四十二届技术交流会暨2021航空发动机技术发展高层论坛论文集
会议名称：第六届空天动力联合会议暨中国航天第三专业信息网第四十二届技术交流会暨2021航空发动机技术发展高层论坛
会议时间：2021年12月1日
会议地点：成都
主办单位：中国科协航空发动机产学联合体
语种：chi
分类号：V23V43
关键词：航空发动机 通用核心机 派生设计 建模仿真
在线出版日期：2021年12月28日
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