飞机发动机短舱降载轻量化设计方法研究

为了进一步提升发动机短舱的传载效率,通过研究国内外飞机发动机短舱安装及载荷传递路径,同时借鉴、比对了成熟的国内外发动机短舱结构连接形式,以飞机的发动机短舱为研究对象,采用三维数字建模、有限元仿真等分析方法,建立了短舱传递和不传递发动机扭矩的两种结构形式,并对短舱参与传载比例进行了计算分析,最终通过试验验证了轻量化新结构形式的有效性,实现了基于柔性连接结构设计技术的发动机短舱降载轻量化目标,为进一步工业化、批产化提供技术支持。     

新型发动机短舱更高效却难于维修

正发动机作为飞机的核心组成部分,发展目标是更高效、更轻及阻力更小。随着复合材料逐渐应用于发动机中,发动机的尺寸变得越来越大,且结构日趋一体化。但其中新型发动机短舱在提高效率的同时,其维修变得越来越复杂。通常,发动机都是通过加装短舱与飞机相结合。绝大多数短舱都具有类似的结构,主要部件包括反推装置、进气道、整流罩及排气系统。但作为新一代发动机短舱,装备于中国商飞C919飞机上的Leap     

飞机发动机短舱结构防火设计与试验验证

按照运输类飞机适航标准第25部(CCAR-25)适航条款的要求,对某型飞机发动机短舱结构进行了防火设计,并对发动机短舱典型结构的防火性进行了试验验证。试验结果表明发动机短舱的材料选用、零部件的结构设计能隔离火焰,并阻止燃油或空气输给着火区,橡胶型材的防火性、密封性及防火涂料的防火性、粘合性良好,满足飞机设计要求。     

翼吊布局民用飞机发动机安装设计

引言 传统的民用飞机发动机的安装一般采用两种布局形式：翼吊布局和尾吊布局。对比这两种发动机的安装形式,翼吊布局具有发动机短舱进气口不容易受机身或机翼尾流的干扰（发动机来流直接,不受飞机其他部件干扰,进气流场好）、发动机维护方便、更轻的机翼和机身结构,以及整个飞机的重量分布更合理等优点。     

一种可变流量系数的通气短舱匹配方法

要获得与动力短舱流量系数（MFR）一致的通气短舱,可在飞机气动设计和风洞试验过程中使用通气短舱（TFN）代替动力短舱（PN）模拟发动机短舱效应和短舱进气,以简化设计流程和降低试验成本。在研究流量系数变化对短舱和进气道气动特性影响时,需要匹配多种不同流量系数的通气短舱方案,本文在保持短舱外罩和进气道外形不变的条件下,在短舱内增加锥形堵块,通过调整堵锥的位置可快速获得不同流量系数的通气短舱,相较传统设计通气内涵匹配流量系数的方式效率更高。应用所提出的思路设计的独立通气短舱风洞试验方案得到了验证,实测流量系数与设计值吻合良好,证明了方法的可行性。     

复合材料在发动机短舱中的应用

<正>为了使未来的复合材料发动机短舱结构更坚固、更安静、更高效,许多大型发动机短舱制造商和维修企业都在不断挖掘创新思路,积极开发先进技术,使复合材料的短舱修理不再复杂。近年来,复合材料因质量轻、不易受腐蚀等性能优势,在飞机设计中的应用越来越多,其在发动机短舱的应用也是如此。     

带发动机短舱模型的风洞试验技术

翼挂发动机或尾置发动机构型飞机的风洞模型试验有着特殊的要求，本文介绍了带发动机短舱的模型试验技术及各种试验模型的主要优缺点，着重介绍了选型阶段广泛应用的通气短舱试验技术，模型设计技术及应注意的问题。     

A320短舱/吊挂维修性设计缺陷分析

发动机短舱/吊挂的维修性设计直接影响地面维修人员对飞机的维修质量。通过对国内典型飞机发动机组合的短舱/吊挂区域维修性问题的研究,总结了A320飞机运营过程中在短舱/吊挂区域出现的问题及处理措施,为我国大型客机吊挂区域的维修性设计提供技术参考和建议。     

基于ISIGHT的某型飞机发动机短舱防火结构设计

以某型发动机短舱为研究对象,依据 CCAR-25-R4适航条款要求,对短舱结构进行了防火区域的界定为考核短舱防火结构的受力状况,建立短舱后段防火结构有限元模型,完成了5种工况下的有限元分析:综合计算结果,选取其中最严重受力工况,结合发动机的安装和维护需求,开展短舱后段防火结构优化分析:最后以短舱中典型的钛合金防火平板、焊接板2种结构为例,开展了结构防火试验。试验结果表明,防火结构有良好的防火性,满足飞机设计要求。通过以上的结构优化、材料性能试验等流程,最终形成了一套短舱防火结构设计方法,降低了结构重量,加快了设计流程。     

B7E7梦想飞机主要合作伙伴选择工作顺利完成

4月19日,在选择波音威奇塔分部为B7E7梦想飞机提供吊架,以及选择古德里奇公司提供短舱和反推之后,B7E7主要合作伙伴团队组建工作宣布完成。飞机吊架用于将发动机固定在飞机上,短舱则是发动机的外壳。短舱系统将由总部位于加州朱拉维斯塔的古德里奇飞机结构业务部设计并提供。总部位于华盛顿州塔克维拉的波音民用飞机集团推进系统分部将继续管理与B7E7发动机合作伙伴——通用电气公司和罗·罗公司的关系。此外,推进系统分部还将成为B7E7推进系统团队的成员,提供工程和采购支持。B7E7系列飞机包括3种机型,将全都使用同种发动机。B7E7梦想…     

飞机发动机短舱泄压过程研究

短舱泄压系统是短舱内部高压引气管路发生破裂或泄漏后,保证短舱结构不被破坏,发动机仍能安全工作的重要保障,因此,短舱泄压过程的研究对保证飞机安全至关重要.本文主要介绍了影响短舱泄压门泄压过程的主要因素与研究内容,综述了国内外关于短舱泄压门泄压过程的试验与仿真研究,对短舱泄压过程的研究提供参考,并指出现有短舱泄压系统研究的...     

大涵道比发动机通流短舱阻力特性修正数值研究

为准确获取大涵道比发动机气动特性,根据民用飞机研制需求,对民用干线飞机的发动机短舱三维流场进行数值模拟,对比了通流短舱和真实发动机短舱流场特征,分析了通流短舱的气动特性和阻力修正方法。结果表明:大涵道比发动机通流短舱的流场特征、气动力和真实发动机较为接近,但是由于发动机内流通道气动力一般计入推力和无法完全模拟发动机进排气效应,有必要对通流短舱进行考虑内部阻力在内的气动特性修正;通过对大涵道比发动机推阻力划分理论进行分析,获得了与真实发动机一致的通流短舱气动力分解方法,并可以较好地应用到通流短舱内部阻力修正上;通过对通流短舱阻力修正(含内阻修正和溢流阻力修正),在巡航状态下修正后的通流短舱与发动机动力短舱阻力特性差异降低了约46%;在高速巡航状态,阻力修正后的通流短舱气动特性可以更好地反映真实发动机工作的影响,但依然有必要对发动机动力喷流影响开展进一步的分析工作。     

进排气对尾吊短舱布局飞机气动特性影响研究

在尾吊短舱式布局飞机设计中,发动机进排气对其他部件的气动影响是需要关注的重要问题,为了全面研究发动机进气与喷流对全机气动特性的影响,在某尾吊舱短舱布局飞机巡航条件下(H=11 000m、Ma=0.78)对流场开展了数值仿真研究,重点分析了短舱通气模型与带进排气模型的全机升阻力特性及流场分布情况。计算结果表明:采用近距尾吊短舱布局的飞机,发动机进排气对全机气动特性的影响主要体现在短舱与机翼的气动干扰方面,在所研究的迎角范围内(-2°～8°),发动机进气所带来的抽吸作用改变了机翼及短舱表面的压力分布,使得机翼上表面的负压区面积增大、短舱上唇口激波强度减弱,导致全机升力系数增加、阻力系数减小、升阻比提高,但这一气动特性的改善趋势随着迎角的增大而逐渐减缓。     

翼身融合背撑发动机布局的动力短舱设计

为了解决翼身融合（BWB）背撑发动机布局的飞机-发动机流动干扰问题,依据BWB流场特征,提出背撑式动力短舱设计思想：采用轴对称短舱,结合可以减小短舱外部流动对机体影响的外罩型面和满足进气效率要求的进气道型面设计。基于本文构建的动力短舱参数化建模方法和多点优化设计方法,开展兼顾内外流的短舱综合优化设计研究,最后对设计方案安装状态流场进行分析。结果表明：提出的设计方法可以给出具有不同内外流气动特性、满足BWB背撑式发动机动力短舱多点设计要求的设计方案,巡航状态短舱外表面和全推力状态进气道最大马赫数最大可减小8.35%和11.81%,优化结果在最大推力和侧风起飞状态也具有良好的进气道性能;动力短舱安装状态消除了高速巡航飞行状态下短舱和机体之间的强激波和后体流动分离,低速大迎角状态机体外流能够为发动机提供均匀稳定的进气,进气道总压恢复系数满足设计要求。     

基于数值模拟的翼身融合布局飞机上悬式发动机布置技术

发动机进排气对飞机气动特性具有重要影响。为了评估翼身融合布局（BWB）飞机上悬式发动机不同布置方式对全机气动特性的影响,首先开展了发动机短舱进排气与全机流场耦合的数值模拟技术研究,验证了计算方法的正确性。在此基础上,针对发动机安装于翼身升力面之上的BWB运输类飞机,开展飞机巡航飞行条件下,发动机不同支撑高度下沿流向及展向不同安装位置的进排气与全机流场耦合数值模拟,评估发动机不同布置方式对全机气动特性的影响,形成发动机不同布置方式影响的规律性结论。     

翼吊短舱形式发动机安装效应的风洞试验研究

为了确定实际飞行使用条件下,发动机状态变化时,进排气系统损失对飞机气动特性的影响,本文针对翼吊短舱形式的发动机开展了缩比模型风洞试验,分别进行了基本构型与起飞构型下,马赫数0.1、0.15、0.2,攻角0°~15°变化,5种不同发动机状态条件下的风洞试验,通过数据分析,明确了该类型发动机推/阻力划分的基本方法,分析了发动机状态变化时飞机气动特性的改变及修正方法。风洞试验结果表明：发动机状态变化对飞机升阻特性影响明显,飞机设计研发阶段不能仅对短舱通流模型,或单一发动机状态下的动力短舱模型进行损失修正,必须建立合理的推/阻划分体系,对实际使用条件下,发动机状态变化引起的进排气损失进行修正。     

飞机发动机短舱外形设计及数值仿真

发动机短舱对飞机的性能有着至关重要的影响。针对某型民用飞机,对其发动机短舱进行了初步参数选取和气动外形设计;并在此基础上开展了数值仿真计算。计算结果表明,设计的短舱气动外形满足设计要求,且进气道内总压恢复系数随着进气道扩散段长度的减小而增大。     

某型飞机短舱发动机安装节设计的研究

根据某型飞机短舱发动机气动外形布局和配装涡扇发动机的特点,经对比分析各型飞机发动机安装位置、安装形式及尾吊式发动机安装节结构形式,设计了某型飞机发动机安装节,通过受力分析表明,载荷分布合理,该安装节结构形式能满足某型飞机在全包线范围内使用要求。     

新型短舱为推进系统一体化设计铺平道路

如何提高未来商用飞机的运行效率，是摆在飞机、发动机和短舱制造商面前的一道难题。cFM公司与奈赛公司正合作研究集成推进系统；普惠公司则集中研究可变截面喷管。两家公司将飞机／发动机一体化设计的研究推向了更高的水平。     

翼吊发动机支线喷气机一体化设计方法

翼吊发动机飞机一体化设计有许多不同方法，如数值分析、风洞试验或者飞行测试等。发动机位置、短舱／挂架／机翼外形、反推形式等的选择，将影响最终产品的成本、研制时间和使用安全性。文章介绍了发动机-机体一体化设计方法。这是一种应用于Embraer系列飞机（如Embraerl70）的典型方法。在结构设计时结合文章的方法大量应用CFD技术，使安装阻力达到可接受的水平，同时能减少风洞试验工作量，并大大减少设计周期和全部费用。