边界层抽吸效应对分布式推进系统气动性能影响数值研究

为探究边界层抽吸（BLI）效应对飞机的气动性能影响,采用基于沿流线体积力模型的飞机/发动机一体化数值模拟方法对某分布式推进系统进行了计算和分析。结果显示,BLI效应主要影响飞机中心体部分及发动机外整流罩的气体流动,对翼身融合体（BWB）的融合段及外翼段的升阻力影响较小。保持飞行条件和飞行攻角不变,飞机的升、阻力系数均随着无量纲化的发动机流量增加而增大,存在最佳无量纲化的发动机流量对应最大升阻比。发动机的安装位置直接影响机身表面的局部超声区和整流罩外的激波分布,布局在机身尾缘处会获得更好的升阻比,最大升阻比对应的无量纲化的发动机流量为0.65。      

导弹水下发射近筒口点火时机选择影响研究

潜射导弹蒸汽-燃气弹射出筒时,弹尾会附着燃气泡,该尾空泡的发展形态会对水下点火燃气射流流场的建立产生影响。为了研究水下发动机不同工作状态发射流场结构变化及原因,采用Mixture模型和动网格技术对发动机处于尾空泡的三种包覆状态:扩张初期、收缩初期、完全闭合状态(对应点火位置分别为2.2m,4.3m,6.5m)的燃气射流动态流场进行数值模拟。仿真结果表明,尾空泡收缩程度越大,发动机喷管流场结构越复杂,尾空泡不断地膨胀-颈缩,使得发射平台受到较大的压强脉动;当尾空泡未处于收缩状态阶段且发动机运动一定安全距离4.3m时点火,既有利于燃气射流流场的建立,同时发射筒及艇体受到的压力脉动最小,从而有效地提高了水下点火发射的安全性。     

影响航空安全的高风险鸟类在中国境内的分布

为了对航空发动机吸鸟适航符合性设计与验证方法的初始设计输入提供数据支持,综述了影响航空安全的高风险鸟类概况,获得其在中国境内的大致分布情况,调研收集中国50 余个机场周边鸟情的生态学调查及其对航空安全影响分析的文献资料;结合CCAR140 规章要求,对高风险鸟种及其分布数据进行统计对比,得到中国境内影响航空安全的鸟种、质量分布、地区分布和地区间差异情况;并与中国民航2008~2015 年鸟击数据进行对比验证,提出影响中国航空安全的高风险鸟种及其地区分布规律。     

航空发动机吞鸟试验要求与验证

针对国内开展航空发动机吞鸟试验较少、试验方法尚不成熟、不规范等问题,从吞鸟试验标准条款要求入手,对比分析了GJB241A、GJB242A、GJB3727、CCAR33等标准规范在吞入的鸟的质量、数量、速度,以及鸟撞位置、发动机状态、试验程序等方面的差异。从试车台、抛鸟设备、测速装置、试验用嵌鸟弹壳等方面,提出了试验设备选择及研制方法。结合某型发动机吞鸟试验,确定了具体试验技术指标,研制了专用抛鸟试验设备,制定了吞鸟试验程序和方法。首次在发动机定型中开展了发动机吞鸟试验,获得了较为满意的试验效果,验证了试验技术指标确定、试验设备选择和研制方法的可行性和有效性,并在防护措施、抛鸟设备、应急预案、鸟撞击位置、吞鸟对发动机的影响等方面提出了建设性意见。     

悬臂式挠性薄片气体动压径向轴承分析研究

本文建立了悬臂式挠性薄片气体动压径向轴承的特性分析计算方法,用差分方法耦合求解径向轴承的雷诺方程和薄片弹性变形方程。给出了径向轴承刚度、阻尼的计算方法和稳定性计算方法。计算分析了设计的悬臂式薄片气体动压径向轴承的静特性和动特性。计算结果表明,对于所有的偏心率范围和可能的工作运行范围内是恒定稳定的。      

非叠氮燃气发生剂配方研制进展

介绍了国内外非叠氮燃气发生剂的研制进展。对出现的四唑类、胍类、铝热剂类等非叠氮配方的高氮化合物燃料、氧化剂、黏合剂、工艺助剂等特点和发展做了总结和讨论,指出非叠氮高氮化合物有无毒、燃速范围宽、产气量大、燃温低等优点,正在取代叠氮配方燃气发生剂,得到广泛应用。     

砂尘对压气机叶片的侵蚀及性能影响

为了应对飞机在起飞和降落的过程中会面临多砂环境,尘土、砂粒等异物颗粒会随空气被吸入航空发动机内的情况,明确压气机部件的磨损和砂粒的吸入对压气机特性产生的影响,以航空发动机吞砂作为研究背景,以跨声速轴流压气机转子NASARotor 37为研究对象,采用两相流动数值模拟的方法对砂粒的运行轨迹、侵蚀分布和特性变化开展仿真研究。获得了不同的吞砂条件和转速工况对颗粒运动轨迹、侵蚀分布和侵蚀量的影响,并分析了砂粒在不同吞砂条件和不同转速下引起的压气机性能和内部流场分布的变化规律。结果表明：大部分颗粒进入压气机后,随气流进入叶栅通道,在叶栅通道内与叶片压力面发生碰撞;吞砂导致压气机的增压能力减弱,对于直径为20、150、300 μm的吞砂工况,其增压范围分别缩小了3.83%、2.13%和1.01%。     

垂直横流通道内槽型截面孔气膜冷却特性数值研究

为了揭示燃气透平动叶内部横流通道对不同截面形状气膜孔的影响机理,采用数值方法对比研究了典型扇形孔和槽型截面孔在垂直横流通道内的气膜冷却特性。四种槽型截面孔包括2种梭型扩张孔(上游壁外凸、下游壁外凸)和2种半圆侧壁矩形扩张孔(计量段截面宽度1.7D,2.0D),气膜孔直径D均为3mm。三种垂直横流通道均为8D×4D矩形通道,分为无肋光滑通道、45°和135°带肋通道,肋间距与孔间距均为8D。数值结果表明:在中高吹风比下,四种槽型截面孔的气膜冷却效果均显著优于扇形孔,光滑通道中差距最大,45°肋通道中差距最小,其中大截面宽度矩形扩张孔的气膜冷却效果在三种横流通道中均最高。由于强的横向扩张,下游壁外凸的梭形扩张孔的气膜冷却效果受横流影响弱,在三种横流通道中的变化幅度最小。四种槽形截面孔的展向平均气膜冷却效果在45°和135°带肋通道中变化均不大,即肋角度对槽形截面孔气膜冷却效果影响较小。四种槽型截面孔中高吹风比下的出流系数在无肋通道中均高于扇形孔,在带肋通道中五种孔型的出流系数差别很小。     

支撑板型线和径向倾斜设计对燃气轮机排气扩压器气动性能的影响

支撑板结构设计直接影响燃气轮机排气扩压器的流场结构和气动性能。本文在验证数值方法可靠的基础上,采用求解三维Reynolds-Averaged Navier-Stokes(RANS)和 湍流模型的方法对带进气导叶和支撑板的排气扩压器模型进行了研究,探究在四种进气预旋下,支撑板截面型线以及本文提出的支撑板径向倾斜设计方案对排气扩压器气动性能的影响。结果表明：进气预旋和支撑板设计方式相同时,截面型线更薄的支撑板更易导致流体在支撑板附近的分离及更大范围的尾迹流,从而增大总压损失;支撑板截面形状相同时,与径向垂直设计相比,支撑板采用径向倾斜设计使得排气扩压器通道面积变化更加平缓,从而使得在四种进气预旋下,排气扩压器的总压损失系数下降7%-20%。当支撑板截面型线宽长比为0.2时,相对于径向垂直设计,支撑板采用径向倾斜设计方式的排气扩压器静压恢复系数在进气预旋 和 时分别提升了4.7%和3.8%;但在支撑板截面型线宽长比为0.12和0.175时,支撑板采用径向倾斜设计方式会降低排气扩压器在进气预旋 和 时的静压恢复性能。     

航空发动机鸟撞损伤风扇气动性能仿真研究进展

航空发动机吞鸟适航标准中对吞鸟后发动机整机推力的要求,牵引出了在风扇设计阶段对鸟撞损伤风扇进行性能预估的需求,为了发展准确的鸟撞损伤风扇性能仿真评估方法,学者们从损伤风扇建模、性能仿真方法和气动机理等方面开展了详细研究。梳理了自1999年至今的航空发动机鸟撞损伤风扇的建模、网格划分、性能仿真方法及仿真结果的研究进展,比较了正向建模和逆向建模的思路和效果,给出了全环网格划分方法和各模型的网格量,针对鸟撞损伤风扇与正常风扇之间的特性变化,分别从流动攻角变化、流量补偿机制、分离区传播、叶片负荷变化、平面叶栅的试验研究和非定常仿真等方面进行了详细论述,并对后续的鸟撞损伤风扇气动性能仿真研究趋势做出了展望,指出后续需要提高风扇吞鸟后的性能仿真精度,并开展抗鸟撞能力与气动性能仿真数据库建设。