航空动力百年回顾（四）

5　涡轮风扇发动机　　 2 0世纪 5 0年代初 ,前苏联的РД9Б和美国的J5 7发动机分别配装的米格 1 9和F1 0 0歼击机的飞行速度都超过了声速 ,达到 1 3 5 0～ 1 45 0km/h ;5 0年代后期 ,Р1 1Ф -3 0 0和J79发动机各自配装的米格 2 1和F4歼击机的飞行速度都超过 2倍声速 ;60年代 ,美国的J5 8发动机配装的SR71高空高速侦察机和前苏联的P3 1发动机配装的米格2 5战斗机的马赫数达到 2 .7～ 3 .0 ;70年代投入航线的英法合作研制的奥林帕斯 5 93发动机配装的“协和”号是 2倍声速的大型客机 ,从伦敦飞到纽约仅需 3h2 0min。这些都是加力式涡喷…     

涡轮叶片外换热系数计算方法和比较

从工程实用观点出发，引入考虑主流紊流度影响的经验关系式，对McNally程序的前驻点、层流区计算方法和转捩模型进行了改进；引入“紊流度粘性”和间歇因子的概念，并综合考虑压力梯度、紊流度和进、出口雷诺数等因素对转捩的影响。对STAN5程序的层流区和过渡区计算方法进行了改进，采用相似解方法计算前驻点区的流动和换热，作为STAN5程序的初始条件。用改进的程序，对C3x、MKⅡ、Turner、Daniels和VKI叶型，在多种工况下的二维外边界层流动和换热进行了计算研究，分析和比较了程序中积分法和差分法的特点，总结出一套适用于工程设计计算的方法和程序。     

带肋和双排出流孔通道的流动特性

研究了通道进口雷诺数和总出流比对带肋和双排出流孔通道流量系数和压力分布的影响。实验研究的通道入口雷诺数为3×104~1.5×105,通道总出流比为0.09~0.22。结果表明:通道总出流比较小时,流量系数沿流向减小。通道进口雷诺数增加,流量系数先增加,之后基本不变;通道总出流比较大时,流量系数基本不变;各工况下总压系数沿流向依次经历迅速减小、基本不变、继续减小的过程;沿流向各位置上的总压系数在通道进口雷诺数为6×104~9×104时最小;出流比增大,沿流向各位置上的总压系数随之增大。     

超跨音对转涡轮试验台

超跨音对转涡轮试验台由进气涡壳、轴流式试验段 ( 2个转子 )、排气涡壳、2个减速箱、2个电涡流测功器、燃烧加热器、滑油系统等组成。它可以允许轴流式涡轮高低压转子对转或同向旋转 ,对有或无导叶涡轮进行气动方面的研究工作。采用不接触测量 ,如 PIV激光测速等可视化测量手段 ,便于对级间流场的分析研究。     

旋转同心双轴间流动的热态实验

某型发动机高、低压涡轮轴间环形气流通内的流动可以简化为两个独立旋转同心双轴环道内的流动问题。对其控制方程以及边界条件进行无量纲化，得出了实验准则，设计并建立了实验台，以实验方法研究了具有轴向通流的独立旋转同心双轴环道内的流动规律。结果表明，随着冷气雷诺数增大，阻力系数总体趋势减小；冷气雷诺数的影响远大于内轴和外轴旋转对流动的影响。     

流动控制技术在航空涡轮推进系统上的应用

介绍了主动流动控制在风扇／压气机、主燃烧室、涡轮和排气系统中的应用情况。阐明了流动控制在大幅度地提高发动机的性能、增加发动机的稳定性、减轻发动机的重量等方面的巨大潜力。同时指出分步实施流动控制的过程也就是应对其重大技术挑战的过程。     

基于遗传算法的涡扇发动机多变量加速寻优控制

研究了变几何涡扇发动机不等式约束下的遗传算法最优加速控制规律，在全飞行包线内进行了仿真计算。通过分析多变量变几何涡扇发动机加速过程的特点和性能要求，用离散化加速模型结合遗传算法，使得加速过程最优。仿真计算表明该控制律可以保证变几何涡扇发动机在全飞行包线内稳定工作，且加速时间最短。     

涡轮发动机聚氧减重探索

本文在聚氧提高航机部件性能，总体性能的研究基础上，进一步探索航空发动机聚氧减重的规律，提供聚氧缩短压气机、燃烧室、涡轮轴向尺寸、减少发动机直径、减轻上述核心机部件和发动机总重量的理论依据，可供航机预研参考。     

对国军标GJB241—87《航空涡轮喷气和涡轮风扇发动机通用规范》的一些修改

通过回顾国军标ＧＪＢ２４１－８７《航空涡轮喷气和涡轮风扇发动机通用规范》实施七年来，在结构完整性方面碰到的一些问题，并在国外军用发动机最新标准，美国的ＭＩＬ－ＳＴＤ－１７８３《发动机结构完整性大纲》和英国的ＤＥＦ ＳＴＡＮ ００－９７１《航空燃气涡轮发动机通用规范》对比分析的基础上，对国军标提出了一些修改补充建议。     

基于解析及特征造型的涡轮冷却叶片参数化设计

基于数学解析与特征造型技术相结合的方法,建立了基于构造过程的复杂涡轮冷却叶片的参数化设计技术。用五次多项式描述叶身型线,根据壁面厚度函数求解冷却通道外形,定义冷却通道隔板位置及厚度等参数,计算得到叶身及冷却通道各截面造型数据;以特征造型方法完成对涡轮冷却叶片转弯流道、缘板、榫头及叶片相关特征的参数化设计;利用CAD系统的二次开发接口,实现了多腔回流式涡轮冷却叶片的自动建模。