21世纪大飞机发动机的预研计划与关键技术

随着紧凑叶轮机、低排放燃烧室、先进降噪技术、新颖结构、先进材料和工艺、智能控制等常规涡扇发动机技术,以及齿轮驱动涡扇发动机、间冷回热航空发动机和多电发动机等先进循环发动机关键技术的不断发展和成熟,未来大飞机发动机的性能将越来越高,经济性将越来越好,环保特性将越来越得到改善,甚至会取得突破性进展。     

涵道比对大型客机经济性和环保性的影响

为了综合评估配装发动机的涵道比对客机的经济性和环保性的影响,建立了一套包括动力、几何、气动、质量、性能、经济性、噪声、排放分析模型的多学科分析流程.以典型宽体客机为应用算例,分析了不同涵道比（8~14）发动机对宽体客机经济性和环保指标的影响.综合分析结果表明:增大发动机涵道比有利于降低客机噪声和起降循环氮氧化合物污染物的排放;而发动机涵道比为11左右时,客机的现金使用成本最低,航线氮氧化合物污染物排放量最少.      

民用飞机全航线排放预测

针对民用飞机全航线的排放预测问题,运用飞机升阻特性模型、发动机性能模型和飞机航线性能模型计算了民用飞机在全航线上的飞机升阻特性与发动机性能,并将以上模型与基于T₃-p₃法与波音流量法所建立的排放计算模型相耦合,详细计算了飞机在实际飞行过程中未燃碳氢化合物(UHC)、一氧化碳(CO)、氮氧化合物(NOx)的排放指数,并得到了全航线的各种污染排放物排放总量,完善了民用航空发动机排放预测分析体系,为低污染民用航空发动机的设计与评估提供理论依据.计算结果表明,飞机处在起飞以及爬升阶段时,NOx的排放指数较高,而UHC与CO的排放指数较低;当飞机处在下降以及进场时,NOx的排放指数较低,而UHC与CO的排放指数较高.NOx的总排放量在3种污染排放产物中最高.      

绿色 经济 创新 美国NASA的超高效发动机技术计划

NASA实施的超高效发动机技术(UEET)计划的目的是研究降低发动机的噪声、排气污染和提高发动机经济性的新技术,并将这些新技术用于新研制的发动机。在该计划下NASA将完成7个技术项目     

民用航空发动机低排放燃烧室技术

导读:国际上对民用航空运输污染排放的限制标准越来越严格,燃烧室作为民用航空发动机污染排放的唯一来源,降低污染排放物的生成量是燃烧室研制面临的重要任务,低排放燃烧技术作为民用航空发动机的关键技术之一,是支撑民用航空发动机研制和进入市场的核心技术.本文简述了民用航空发动机污染排放标准的发展趋势、污染物的生成机理和控制、先进低排放燃烧室技术和未来超低排放燃烧技术发展方向.     

高涵道比涡轮风扇发动机发展综述

作为干线客机的动力.高涵道比涡扇发动机从诞生时起,就在满足飞机需要的前提下,不断完善性能,包括提高推力,降低发动机耗油率与性能衰减率,提高发动机可靠性与耐久性,降低发动机噪声值与排放值等.特别是进入21世纪后,为用户提供经济性好,能满足新世纪严格环保要求的发动机,已成为参与新型旅客机发动机市场竞争的必备条件.     

现代高涵道比涡扇发动机关键技术

低运营成本和严格的环保要求,促使高涵道比涡扇发动机继续朝着高经济性(包括低耗油率与低加工维护费用)、低排放和低噪声的方向发展。紧凑的叶轮机、新颖的结构和材料等将是提高发动机经济性的关键技术,而高效的低排放燃烧室和低噪声风扇与喷管则是满足环保要求的关键技术。     

宽体机发动机分析

以GE9X和遄达XWB为代表的新一代发动机更加注重燃油效率和污染排放的改善,这两款发动机项目的成功与否将决定了对应飞机项目的成败。未来10年宽体机发动机市场竞争可能集中在GE与罗罗之间。     

二冲程点燃式直喷重油发动机小负荷试验

利用燃用轻柴油的二冲程点燃式空气辅助缸内直喷发动机,进行了转速为3000r/min、节气门开度为10%与20%下的小负荷试验,研究了点火及喷油参数对发动机性能的影响。试验结果表明:当节气门开度较小时,采用上止点前30°~40°点火提前角,饱和点火能量,稀混合气（过量空气系数大于1.1）及适度提前混合物喷射结束时刻的策略能够充分改善发动机动力性和经济性。随着负荷增大,点火能量影响程度减小,采用适度推迟点火提前角,偏浓混合气（过量空气系数小于1.0）及提前喷射结束时刻策略,增加燃油蒸发时间来充分发挥发动机动力性能,而采用饱和点火能量,偏稀混合气（过量空气系数大于1.15）能够大幅度改善发动机经济性及HC/CO排放。      

基于燃烧室多反应器模型的民用涡扇发动机排放预测

选用燃油JetA为航空燃料,建立了简化火焰锋面模型、燃烧化学平衡模型、燃烧动力学模型、燃油雾化模型、燃油蒸发模型及污染排放生成模型.采用基于燃烧室多反应器模型对发动机在不同工作状态下的排放产物NOx、未燃碳氢化合物(unburned hydrocarbons,UHC)和CO进行了计算.结果表明:燃烧室内火焰温度越高,NOx排放量越大.在发动机工作在低转速工况下时,燃油液滴的雾化直径大,造成CO与UHC排放量增加.基于燃烧室多反应器模型计算通用性强、速度快,适合与发动机性能程序相结合,在发动机设计阶段对发动机不同工作状态下的排放产物含量进行预测计算.