小功率电弧加热发动机试验参数测试和精度分析

建立了一套适用于小功率电弧加热发动机地面试验的计算机数据采集测试系统,叙述了发动机地面试验过程中各测量参数的测量原理、系统的软、硬件组成以及相关技术参数.对计算机数据采集测试系统各工作通道的测试精度进行了精度分析,给出典型的试验测试结果.分析结果表明,该套数据采集测试系统能准确测得小功率电弧加热发动机工作参数,解决了小功率电弧加热发动机地面试验参数测量过程中微小流量、微小推力测量的技术难题,反映出发动机地面试验状态,为深化展开发动机各项研究提供重要保障.      

1kW级肼电弧加热发动机工程样机研究

为了满足静止轨道卫星及中低轨道卫星降低重量、延长寿命的需要,北京控制工程研究所近年来开展了电弧加热发动机的研究工作,目前正在进行1kW级肼电弧加热发动机工程样机的研制。介绍了1kW级肼电弧加热发动机工程样机研制工作的进展情况。该项研制工作的目标是：完成电弧加热发动机的设计、加工和500h寿命试验。预期发动机功耗为1kW左右,比冲为4.5～5.5N.s/g,推力为75～150mN。目前已经完成了第一轮的发动机设计、加工和性能测试工作。出于安全性的考虑,目前的测试暂时是用N2和NH3的混合气体模拟肼进行的,测试获得了发动机的比冲、推力、效率等数据。在模拟肼的流量为18～30mg时,发动机的推力为100～150mN,比冲在5N.s/g左右,满足设计指标要求。预期采用单组元肼作为推进剂后,比冲将有所提高。     

参数变化对低功率电弧发动机性能和稳定性的影响

设计了一种功率低于500 W以下的电弧加热发动机的结构和实验系统,采用氮气作为推进剂,系统地测试了该电弧加热发动机在不同工况下的性能参数,并分析了发动机关键尺寸参数和主要工况参数对发动机性能和稳定性的影响,总结得到了稳定工作参数和规律。     

低功率电弧加热发动机内流动、传热与传质的数值计算

为了获得电弧加热发动机内部流动、传热与传质的一些基本规律,采用基于局域热力学平衡假定的物理模型,对不同气体、工况和发动机进行了研究。结果表明,电弧加热发动机内的气体在约束通道内由亚声速加速到超声速,轴向速度在约束通道出口下游附近达到最大值,然后随着轴向距离的增加速度逐渐降低;电弧加热发动机内气体加热主要发生在阴极下游以及约束段附近,最高温度出现在阴极尖下游;在喷管的扩张段,由于气动膨胀作用以及焦耳热的影响逐渐降低,气体温度逐渐下降。     

国外电弧加热喷气火箭发动机理论与实验研究

简要总结了国外电弧加热喷气火箭发动机研究发展的历史，介绍了实验研究系统的主要设备、发动机结构、零部件测量参数等，给出了实验研究的一些主要结果和结论，归纳了理论分析和数值分析的主要研究内容，并将电弧加热喷气火箭发动机气动热力学过程同化学火箭进行了比较。     

阳极结构对电弧加热发动机性能和稳定性的影响

为了解决电弧加热发动机在低功率和低流量下工作稳定性差导致性能下降的问题,以氮气为推进剂,比较了两种阳极结构对发动机性能的影响,采用原有阳极结构,在低功率时推力比冲性能较差,在低流量时效率较低;而在收缩段采用绝缘体代替原有钨阳极的新结构后,可使发动机的推力、比冲和热效率等性能和稳定性均有明显提高,说明通过阳极结构的改进可以人为控制弧点位置,对于低功率电弧发动机性能具有较大的影响。     

液氢冲压发动机的计算与分析

本文对使用液氢燃料冲压发动机在大马赫数范围内的工作特性进行了比较详细的计算与分析。结果表明使用氢燃料直到马赫数达6.5,亚燃冲压仍具有相当好的比冲特性,而使用碳氢燃料在马赫数达4.5以后比冲特性迅速下降。文章还从加热比和单位空气比冲出发讨论了发动机的调节特性,并建议采用较简单的有级调节来代替复杂的无级连续调节方法。本文还对等截面超燃冲压发动机的特性进行了计算,结果表明等截面极限加热并非最佳设计。     

电弧加热发动机温度和速度的测量

本文着重介绍光谱辐射法、激光诱导荧光法、静电探针法等接触式和非接触式测量技术在电弧加热发动机 (Arcjet)参数测量中的应用。讨论了电子温度、重粒子温度、羽流速度等参数的测量 ,并对一些结果进行了分析与论证 ,指出非热力学平衡态下不同的测量技术测量的是不同的温度指标。从测量技术的发展来看 ,激光测量技术将成为参数测量的主导技术。     

PW2037发动机QEC测试仪

普惠公司生产的PW2037发动机是波音757飞机的动力装置,给飞机提供推力,还给电源、液压和气源提供动力.发动机参数和动力系统都由EEC系统控制.发动机快速更换(QEC)是一项经常性的工作,每年要进行十多台次拆装.     

小功率电弧喷射发动机的数值计算

为详细了解电弧喷射发动机内部工作过程和相关工作参数对其性能的影响，参照实验用发动机的工作参数建立了模型，数值模拟了电弧喷射发动机工作通道内流场和电磁场。利用NND格式求解耦合电磁源项N－S方程，Gauss-Seidel迭代加超松驰方法求解椭圆型电磁场方程，计算得到的发动机工作通道内流场、电磁场结构，与实验数据进行了对比。结果表明，对同一结构尺寸的发动机，随推进剂流量变化，发动机性能存在最佳值；在一定流量范围内，实验数据和计算结果相符。     

吸气式高超声速技术研究进展

总结了中国空气动力研究与发展中心(CARDC)在吸气式高超声速技术在试验设备、超燃冲压发动机、数值模拟以及机体/推进一体化飞行器等方面的研究进展。介绍了三种类型的高焓设备:脉冲式燃烧加热风洞、连续式燃烧加热风洞和电弧风洞。通过多种尺度的超燃冲压发动机的直连式和自由射流式试验,获得了发动机的基本性能及其随油气比、喷孔位置等的变化规律。对比连续式和脉冲式风洞试验结果,得知工作时间大于100 ms的脉冲式燃烧设备是开展发动机基本性能研究的经济、高效试验手段。成功研制了三维大规模并行数值模拟软件平台AHL3D并广泛应用于发动机研究。在0.6 m风洞中,完成了1.5 m带动力飞行器试验,获得了发动机工作和不工作状态下的飞行器推阻及升力特性。     

多级电弧对MHD-Arc-Ramjet联合循环发动机性能的影响

MHD-Arc-Ramjet联合循环发动机中电弧数目的增加会改变发动机的循环结构,影响发动机的性能。理论上分析了MHD-Arc-Ramjet联合循环发动机中电弧数目的增加对发动机单位推力的影响,讨论了电弧数目趋于无穷大时的发动机性能,定量给出了不同电弧数目下的发动机单位推力。结果表明,MHD-Arc-Ramjet联合循环发动机的单位推力随着电弧数目的增加而增加;当电弧数目趋于无穷大时,发动机单位推力存在最大值;增加电弧数目所获得的发动机单位推力的增益随着电弧数目的增加而不断减缓。     

发动机性能的耦合优化计算

本文根据发动机整机试车结果,在测量数据较少且缺乏发动机部件特性的情况下,通过耦合建模技术和最优化技术,推测出涡扇发动机主要部件(风扇、高压压气机、高低压涡轮)的特性,建立较准确的发动机稳态工作数学模型。      

备份航空发动机和教练机数量计算方法

1　备份航空发动机数量计算方法　　(1)条件和符号意义　条件:发动机(或机件)有大修间隔工作时间规定;在机上工作时间应梯次安排。符号意义:S备为备份发动机数(台);S架为飞机(直升机)数量(架);T年飞为单机平均每年飞行小时数(h);TBO为发动机大修间隔工作时间(h);T大修为发动机大修工期,指发动机从飞机上拆下到大修后返回单位止的总时间(月);S单机发数为每架飞机(直升机)的发动机(或器材)台数,或一个基数发动机;S系为提前更换系数,与发动机质量、使用维修水平和工作环境有关。(2)公式推导　在一个发动机大修工期内,本单位有多少飞机(直升…     

民用航空涡轮发动机控制系统电源适航符合性方法研究

针对现行有效的航空涡轮发动机控制系统的电源适航要求,开展了符合性研究。通过研究国内外控制系统电源的适航符合性资料,结合型号审定经验,提出了发动机控制系统电源的适航符合性方法。给出了涡轮航空发动机控制系统电源适航条款的实质性要求,识别了相关的适航符合性工作,包括架构设计、安全性评估、飞机电源品质识别、专用电源能力验证、系统电源能力验证、整机电源故障验证、安装声明。针对每一项符合性工作说明了具体的符合性活动,并概括了相关的符合性要点。在国内某型涡扇、涡轴取证发动机上开展了该策略的应用,证明了符合性策略正确可行。     

基于HyShot发动机的试验介质影响数值研究

为了研究试验介质对超燃冲压发动机流场和性能的影响,以含双方程k-ωSST湍流模式的质量平均NavierStokes方程为控制方程,对Hyshot发动机流场进行了数值模拟,对比研究了根据不同模拟准则、来流加热方式获得的来流条件对发动机流场及组合参数的影响。结果表明:直接燃烧加热方式改变了来流的组分和热力学特性;两种模拟(总焓模拟、静温模拟)准则中,依据总焓模拟准则给出的流场参数间的一致性较好;四种污染来流加热方式中,采用燃烧甲烷、补充氧气加热方式、依据两种模拟准则给出的来流参数之间相互一致,可减少对计算结果的偏差性修正;同一模拟准则中,基于不同加热方式提供的来流,计算给出的流场参数间的差异呈现系统性(整体性)偏差;对基于流场参数的组合参数来讲,马赫数和冲量函数系数受模拟准则、来流加热方式的影响程度小于比冲量受相关影响的程度,冲量函数系数可为作为发动机性能的一个关联参量。     

新的航空发动机零部件维修方案——K3冷喷涂工艺

<正>K3冷喷涂工艺与其他喷涂工艺的最大区别在于,其喷涂温度低于喷涂材料的熔点,喷涂速度为超声速,因此其最大的应用前景是用于航空发动机零部件的维修与修理。常规的热喷涂工艺包括等离子喷涂、火焰喷涂、高速火焰喷涂和金属丝电弧喷涂等。K3冷喷涂工艺是一种正在研发的新的热喷涂工艺,其全称为K3气动冷气喷涂工艺(K3-kinetic cold gas spraying process)。与其他热喷涂工艺的最大区别在于,K3冷喷涂工艺的喷涂温度低于喷涂材料的熔点,喷涂速度为超声速。因此也为K3冷喷涂工艺带来了巨大的应用优势,尤其是在航空发动机零部件的维修与修理上有着广泛的应用前景。K3冷喷涂工艺的基本工作原理是,将气体(如氩气、氦气和氮气)压缩并加热到800℃,然后通过拉伐尔形喷嘴以超声速喷出,借助载气(工作气流)将     

某型涡扇发动机防钛火阻燃涂层技术研究

针对某型涡扇发动机高压压气机存在的钛火风险,研究了采用电弧喷涂技术对该型发动机高压压气机1~3级工作环与整流器内表面喷涂阻燃涂层的方法,以提高发动机的使用可靠性。     

加力式SteamJet发动机性能模拟

为了研究射流预冷却涡轮发动机(SteamJet)的发动机特性,建立了喷水预冷却的热交换系统计算、物性修正计算和发动机部件特性修正计算的数学模型,建立了基于双轴混排加力式涡扇发动机的Steam-Jet发动机性能计算模型,并编制了相应的计算程序.计算分析了SteamJet发动机在不同风扇进口总温下沿飞行轨道的特性,以及喷水预冷却对发动机加力燃烧室的影响,并对SteamJet发动机风扇进口总温进行了合理的选择;对加力式SteamJet发动机进行了高度速度特性的计算和分析.结果表明,SteamJet发动机可大幅度拓宽涡轮发动机的工作范围,与非加力式SteamJet发动机相比,加力式SteamJet发动机具有更好的推力特性,能够满足高超声速飞行的需求.      

带TIB的涡扇发动机性能研究

基于双轴混合排气涡扇发动机热力学模型,采用气动热力循环参数分析方法,计算分析了带有涡轮通道内燃烧室(TIB)涡扇发动机设计点的热力性能,研究比较了TIB对发动机高度特性、速度特性以及转速特性的影响。计算结果表明,采用TIB方法,虽然耗油率(TSFC)有一定增大,但发动机单位推力(ST)明显增大,发动机性能得到改善。