美国高超声速涡轮基组合循环发动机的进展及分析

旨在为未来空天动力技术研究和产品研制提供参考与借鉴。综述了美国高超声速涡轮基组合循环(TBCC)发动机的进展,重点对与涡轮发动机有关的预研计划进行详细描述,如国家空天飞机(NASP)计划、高速推进评估(Hi SPA)计划、猎鹰组合循环发动机试验(Fa CET)计划等。总结与归纳了TBCC发动机的研究发展的特点:TBCC发动机一直是高超声速飞行器研究的关键技术;目前涡轮发动机的首选是现有涡轮发动机改进,未来可能选择正在预研的高速涡轮发动机或自适应发动机;冲压发动机和模态转换技术已经取得明显进展,但还需长期深入验证。     

航空发动机的发展前景

通过美国的综合高性能涡轮发动机技术 (IHPTET)计划和经济可承受多用途先进涡轮发动机(VAATE)计划 ,展望了燃气涡轮发动机技术的发展前景。介绍了非传统的新型发动机的研究情况 ,并指出了2 0 30年前可能出现的新型发动机     

国外并联式涡轮基组合循环发动机技术发展途径浅析

为借鉴国外并联式涡轮基组合循环(TBCC)发动机技术研究经验,从飞行器使用需求出发,分析了并联式TBCC发动机面临的技术挑战,并从高速涡轮基技术、冲压发动机技术和组合技术三个方面,梳理了美国典型并联式TBCC发动机的研发计划。在此基础上,分析并提出了并联式TBCC发动机技术发展途径:拓展涡轮基工作马赫数上限和冲压发动机工作马赫数下限以实现并联式TBCC发动机模态转换,采用射流预冷技术扩展现有涡轮工作包线是短期内实现性较好的技术验证途径,开发高速涡轮发动机技术是未来发展的必然趋势。     

关于新版综合高性能涡轮发动机技术计划——兼谈航空发动机研制中“基础技术”和“验证机”的重要作用

1 两项研究计划使涡轮发动机的发展如虎添翼 由于飞机对发动机性能的要求愈来愈高,采用常规方法研制涡轮发动机已远远不能满足飞机的要求。1988年,美国制定了综合高性能涡轮发动机技术(IHPTET)计划,目前已在提高发动机性能、可靠性、耐久性和缩短发动机研制周期方面取得了明显的成效。20世纪末,为了继续保持空中优势,美国国防部在总结IHPTET计划经验的基础上又制定了它的延续计划——经济可承受的多用途先进涡轮发动机(VAATE)计划。     

TECH56技术计划的发展

为了满足21世纪研制高性能、轻重量、结构紧凑、高可靠性、低排放和低噪声的涡扇发动机的需求,并改进改型现有的航空发动机,CFMI公司于1998年初制定了为期3年的TECH56技术计划。该计划旨在开发和验证未来民用涡扇发动机的先进部件技术,为最终研制单级高压涡轮、中等压比的涡扇发动机提供技术储备。SNECMA公司负责研制后掠风扇、轻质结构和先进低压涡轮;GE公司负责研制高压压气机、低排放燃烧室、高压涡轮和刷式密封;SNECMA和GE公司共同研究高、低压涡轮的相互作用,开发轴承材料、声学技术和控制技术。以CFM56发动机为参照,TECH56技术计划的总目标是降低购买费用15％～25％,降低燃油消耗率4％～7％,降低维护费用15％～20％,NOx排放量降低到低于国际民航组织(ICAO)规定值的50％,噪声比FAR36第3     

美国自适应发动机研究的进展与启示

为借鉴和参考美国自适应循环发动机的研究与研制经验,综述了美国变循环发动机演变至自适应发动机的3个发展阶段,重点介绍了其在多用途经济可承受的先进涡轮发动机(VAATE)研究计划下的自适应通用发动机技术(ADVENT)分计划、自适应发动机技术验证(AETD)分计划、自适应发动机过渡(AETP)分计划和空中优势自适应推进技术(ADAPT)分计划的开发与验证情况。分析总结出美国自适应发动机具有以下特点:技术先进且应用前景广泛,代表未来发展方向;变循环与自适应循环技术均不成熟,还需深入验证;技术研究采用竞争策略实施。     

涡轮冲压组合发动机涡轮基改型设计研究

基于现有涡扇发动机,按涡轮冲压组合发动机技术验证要求,开展了基于成熟涡扇发动机改涡轮基的设计研究。根据涡轮基工作性能和技术要求,分析了改型设计的难点,并开展了涡轮基控制计划设计、高空大马赫数起动设计、超声速燃烧设计、低转速接通加力设计、全权限控制系统设计、燃滑油系统设计、高空封严设计和涡轮基与冲压级匹配设计。通过整机试验验证改型后发动机满足验证平台需求,并配装冲压组合发动机平台完成关键技术验证试验。对其他发动机的改型设计具备一定的工程参考价值。     

美国军用直升机动力装置研发进展

美国军用直升机动力装置在2013年取得了多项重大进展：启动全新的涡轴发动机技术预研计划,为新一代联合多任务（JMR）旋翼机发展动力技术;改进涡轮发动机项目进行了首台HPW3000和GE3000发动机的试车;未来经济可承受涡轮发动机预研计划进展顺利;GE38-1B发动机首次安装在CH-53K重型直升机上进行了测试,为今年的首飞打好了基础。     

钛基复合材料涡轮发动机部件联合体研究计划

1994年8月,美国政府投资起动了钛基复合材料涡轮发动机部件联合体(TMCTECC)研究计划,目的是探索和研究钛基复合材料在燃气涡轮发动机上的应用。TMCTECC研究计划的参研单位包括2家航空发动机设计与制造商(GEAE和PW公司),3家钛基复合材料制造商(TSM,ARC和3M公司),以及1家在铸造方面有独特经验的航空航天部件制造商(Howmet公司)。该计划的目标是推广应用在IHPTET研究计划联合技术验证发动机(JTDE)等分计划下已经开发和验证的钛基复合材料技术,初期研究重点是钛基复合材料在商用和军用运输机的大涵道比涡扇发动机上的应用,目前…     

GE和RR公司研究超声速低噪声推进系统

自适应通用发动机技术(ADVENT)计划是多用途经济可承受的先进涡轮发动机(VAATE)计划中第2阶段的1个标志性计划,目标是发展和验证进气道、发动机、排气喷管和综合热管理技术,以获得在高空和高速下具有最佳超声速性能和亚声速燃油效率的推进系统。