加力式涡扇发动机不可恢复失速的研究

不可恢复失速是一种影响发动机操纵性的气动不稳定现象,70年代中期,F100发动机在刚投入使用时经常出现这种状况,并发生多次严重事故.为了解决这一问题,美国空军与GE和普惠公司从70年代起就开展专题研究,主要内容包括:发展和评定涡扇发动机不可恢复失速计算机模拟技术、建立减少或消除发动机与部件的不可恢复失速的设计准则、研究使发动机从失速中迅速恢复的最佳控制措施.产生不可恢复失速的原因发动机在工作中,压气机易产生     

基于数字式控制系统的涡扇发动机起动过程失速检测方法

针对涡扇发动机起动过程出现失速的问题，对典型失速现象进行分析，提出了1 种基于数字式控制系统的涡扇发动机 起动过程失速检测方法。通过对比压气机失速和整机起动过程失速之间的特征差异，识别出失速检测的判据，建立起动过程失速检 测的基础算法模型，并依据相似原理对模型进行修正，提高了算法的适应性。以某型发动机为平台对该检测方法进行仿真和试验验 证，结果表明：该方法可有效检测出发动机起动过程的失速，尤其是在辅助动力工作时，失速检测的灵敏性、适用性和准确性明显提 高。     

加力涡扇发动机过失速/旋转失速特性分析

研究了混合加力涡扇发动机过失速特性数值模拟方法。采用了轴流压综系统的逐级动态响应模型,并发展了风扇出口分流环内外流耦合分析模型。采用两种不同方式诱导了涡扇发动机过失不稳定流态。结果表明发动机的函道比的动态突变可成为预测涡扇发动机进入不可忧复失速状态的关键参数。     

航空发动机过失速及退喘模型研究

针对涡喷和涡扇发动机,通过求解带源项的2维欧拉方程组,发展了模拟发动机整机过失速及退喘动态过程的理论模型,实现了2种发动机稳定状态-喘振/旋转失速-退喘动态过程的模拟。分析了某单轴涡喷发动机算例,模拟结果展现出喘振和旋转失速相应的基本特征;对某小涵道比双轴混排涡扇发动机进、退喘模拟结果进行分析,发现风扇与压气机均发生了喘振,且喘振频率相等,并最终都恢复至稳定状态。     

涡扇发动机动态过失速数值模拟

为模拟涡扇发动机的动态过失速过程,发展了一种二维非定常的数值计算方法,通过给定不同的发动机初始工作点和扰动,实现了对涡扇发动机进入、退出喘振和旋转失速过程的模拟。计算结果表明,发展的数值模拟方法能够反映出喘振和旋转失速的基本特征,可以预测喘振信号的振荡频率、强度,以及旋转失速团的传播频率和失速团沿发动机流路的发展;当旋转失速完全发展时,发动机内部各个位置处的失速团具有相同的周向传播频率,但是强度不同,发动机进、出口处的失速团信号最弱,压缩部件进口和低压涡轮出口处的失速团信号最强。     

数字嵌入式航空发动机气动失稳预警系统的研制与应用

如何对航空发动机失速和喘振这两类气动失稳进行测量、变换,以便对气动失稳进行控制,确保发动机安全和性能是当前国内外航空界的一项重要研究内容。以涡扇发动机为研究对象,在对整机与压气机部件失速和喘振现象深入研究的基础上,以DSP为核心,研制出气动失稳预警系统。在APTD专项试验中的应用表明:该系统具有实时性强、可靠性高和动态性能好的特点。在飞机、发动机与压气机部件试验以及燃机气动失稳预报和控制等工程应用中,具有广阔的应用前景。     

基于小波分析的发动机惯性起动失速信号检测方法研究

针对某型涡扇发动机惯性起动失败,利用小波Mallat算法对采集到的风扇和压气机脉动压力信号进行快速高频滤波,通过对滤除高频噪声的信号进行傅里叶频谱分析,准确检测出发动机起动失败时的失速信号。研究结果表明,利用小波分析方法进行失速故障检测简单、直观,具有一定的工程实用价值。     

涡扇发动机过失速性能数值模拟

基于风扇、压气机的级特性 ,发展了涡扇发动机过失速一维非定常逐级模拟技术 ,采用了分析压缩系统过失速响应的动态滞后方法 ,通过调节发动机尾喷管的出口面积来模拟发动机的过失速状况 ,得到了合理的定性结果     

基于相关维数的涡扇发动机起动过失速控制研究

考虑到压气机内部压力值的相关维数对发动机失速信号的敏感性,研究了基于相关维数的发动机起动过失速控制问题.实例分析结果表明,利用压气机内部压力相关维数的变化来确定发动机的失速时机,并通过对发动机起动过程主燃烧室供油控制规律的调整,可以实现对涡扇发动机起动过失速状态的控制.     

加力涡扇发动机喘振与消喘模拟

基于气动耦合原理,发展了涡扇发动机风扇出口分流环计算模型,并进一步基于多级轴流压气机系统的逐级单元控制体模型,建立了混合加力涡扇发动机喘振及其喘振消除的数值模拟方法,并将其应用于某型全台加力涡扇发动机过失速特性模拟。在加力状态下采用收小尾喷管喉道面积诱导了风扇压气机过失速—喘振过程,并给出了预先对加力燃烧室实施切油消除风扇压气机喘振数值模拟结果。      

某涡扇发动机地面联试技术研究

某涡扇发动机采用空气起动装置进行起动，而一般的涡喷发动机则采用电机起动，为了此型机能安全，可靠性发动机飞机试验中上进行飞行试验，必须先在地面车台上进行发动机和其起动装置的联合试验，本文介绍了此涡扇发动机同其起动装置在露天标准地面试车中上进行地面联动试的试验方法，给出了此涡扇发动机和起动装置地面起动及推力瞬变性能的试验结果，并对试验和试验中出现的问题进行了简要的分析，试验表明，此涡扇发动机和其起动装     

涡扇发动机战斗/训练状态转换潜力挖掘试验与评估技术

基于战机综合作战能力提升和无约束操作使用等方面的需求,本文对某涡扇发动机战斗/训练状态转换高压转速限制问题进行了分析。对转换限制转速以上战斗/训练转换过程及过程中可能出现的风险进行了研究。通过改进中间状态战斗/训练转换控制逻辑及在某涡扇发动机上进行验证,证实该措施可靠有效。为某涡扇发动机战斗/训练状态转换潜力挖掘试验奠定了基础,后续还可将该措施应用于加力状态的转换,对其他类型发动机潜力挖掘试验与评估的开展具有一定的参考价值。     

涡轮轴断裂条件下的涡扇发动机性能建模

为了研究双轴混合排气涡扇发动机高压轴断裂失效后的动态性能，建立了轴断裂条件下涡扇发动机过渡态的共同工作方程，以及各部件考虑容积效应和气体惯性力的模型部件。在此基础上，分析了地面起飞状态和巡航状态下涡扇发动机高压轴断裂后发动机气路参数的瞬态响应规律和机理。研究表明:涡扇发动机高压轴断裂会在不超过05s的时间内导致压气机喘振、涡轮前温度超温、涡轮转速超转等继发性危害事件。在不同飞行状态下出现的轴断裂，上述事件发生的先后次序各不相同。尤其在地面起飞状态下，涡轮超转事件极可能先于压气机喘振现象而发生，012s内涡轮即可达到其破裂转速。这些都需要在航空发动机被动安全设计中给予足够的重视。      

基于地面试车数据的高涵道比涡扇发动机飞行性能预估方法

为了预估高涵道比涡扇发动机飞行性能,使用GasTurb 11软件的试车数据分析功能计算出了某高涵道比涡扇发动机地面试车点与设计点各部件效率和流路损失的偏差.通过非设计点敏感性分析确定设计点与地面试车点的效率与损失偏差的相关性,最后预估得到高涵道比涡扇发动机的飞行性能.对某高涵道比涡扇发动机飞行性能预估研究表明:该方法切实可行,其中地面试车数据分析、地面和设计点偏差关系图、以及非设计敏感性分析是预估高涵道比涡扇发动机飞行性能的3个关键环节。      

民用涡扇发动机在使用和维护中的EGT裕度管理

分析了民用涡扇发动机EGT裕度的影响因素,总结了发动机使用维护中提高EGT裕度,减小EGT裕度衰退,恢复EGT裕度的措施。     

某型涡扇发动机起动点火供油故障研究

某型涡扇发动机在外场使用中,多次出现因燃油系统供油与点火时机不匹配造成的起动不成功故障,影响了用户的正常使用。本文根据该型涡扇发动机燃油系统工作原理,从燃油泵结构及发动机起动过程中供油规律等方面入手,分析了该故障产生的机理,同时,应用AMEsim软件建立仿真模型进行验证,得出故障原因并提出相应解决措施。     

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。     

基于直二元喷管形面优化的涡扇发动机参数优化设计研究

为了在设计阶段提升带直二元喷管涡扇发动机的总体性能,本文开展了基于直二元喷管形面优化的涡扇发动机参数优化的研究。首先,建立了带直二元喷管的涡扇发动机模型,提出了发动机正后向排气系统红外辐射特征的计算方法,分析了直二元喷管尺寸对发动机性能参数的影响;其次,提出了基于序列二次规划算法的设计参数多目标优化方法,优化的目标包括高单位推力、低油耗和低红外辐射强度;最后,基于以上模型,利用序列二次规划算法对在设计点非加力情况下的涡扇发动机设计参数进行多目标优化。仿真结果表明：在设计点上,相较于不带直二元喷管的涡扇发动机,带直二元喷管的涡扇发动机具有更好的红外性能,并且通过算法优化后,带直二元喷管的涡扇发动机具有更好的性能参数。     

基于直二元喷管形面尺寸的涡扇发动机参数优化设计研究

为了在设计阶段提升带直二元喷管涡扇发动机的总体性能,开展了基于直二元喷管形面尺寸的涡扇发动机参数优化的研究。首先,建立了带直二元喷管的涡扇发动机模型,提出了发动机正后向排气系统红外辐射特征的计算方法,分析了直二元喷管尺寸对发动机性能参数的影响;其次,提出了基于序列二次规划算法的设计参数多目标优化方法,优化的目标包括高单位推力、低油耗和低红外辐射强度;最后,基于以上模型,利用序列二次规划算法对在设计点非加力情况下的涡扇发动机设计参数进行多目标优化。仿真结果表明：在设计点上,相较于不带直二元喷管的涡扇发动机,带直二元喷管的涡扇发动机具有更好的红外性能,并且通过算法优化后,带直二元喷管的涡扇发动机具有更好的性能参数。     

风扇/压气机气动设计技术发展趋势——用于大型客机的大涵道比涡扇发动机

分析了大型客机使用的当代先进大涵道比涡扇发动机及其下一代的风扇/压气机气动设计技术的现状和发展趋势,探讨了我国研制高性能大涵道比涡扇发动机在风扇/压气机方面所面临的严峻挑战,以及为了满足我国研制大涵道比涡扇发动机的需求,需要在风扇/压气机气动研究方面尽快展开的一些关键研究.