高超声速发动机碳氢燃料预冷器换热特性

将预冷过程引入高超声速涡轮发动机可以降低进入压气机的空气温度,提高可用增压比,增加发动机推力。为研究预冷器热力性能变化规律,对预冷器的结构形式和换热形式进行了分析,建立了以高热沉碳氢燃料为冷源的渐开线型预冷器分段热力计算模型,指出冷热流体均经历大温度变化的预冷器必须分段进行热力计算。研究了燃油流量、空气出口温度、预冷器结构参数等因素对预冷器热力性能的影响,得出结论：由于微细换热管数量达到数万量级,管内流动层流占比较大;燃油流量增加时,预冷器冷却能力增强且重量减轻,但吸热后的燃油不一定能全部用于燃烧,造成推力浪费;降低空气出口温度有助于提升发动机推力性能,但会造成预冷器重量增加和空气压力损失增大;管束横纵向间距均为1.5倍管径时,顺排相比于叉排排列,空气侧对流换热能力差,预冷器重量和空气压降均较大;管束横纵向间距对预冷器热力性能有较复杂影响。研究结论可为未来相似结构管束式预冷器的设计、验证和性能分析提供支撑。     

惯性力平衡式二维燃油泵的设计与研究

提出了一种新型的惯性力平衡式二维燃油泵,该泵将配流机构集成在柱塞与柱塞环上,去除了传统柱塞泵独立的配流机构,简化了燃油泵的结构,并且利用柱塞与柱塞环方向相反的轴向往复运动,在体积不变的前提下增加了泵的排油行程,进一步提高了燃油泵的功率密度。该燃油泵的导轨采用等加等减速曲面,利用平衡导轨组进行与驱动导轨组加速度大小相等、方向相反的往复运动,来平衡在高转速情况下缸体受到的驱动导轨组给予的惯性力,提供了一种燃油泵高速化的可能性。结合泵的原理,分析了内泄漏、外泄漏以及油液的可压缩性对泵容积损失的影响。利用AMESIM建立惯性力平衡式二维燃油泵的仿真模型进行分析,与实验结果进行比对验证。样机试验表明,在负载压力为1 MPa时,转速从1 000 r/min提升到7 000 r/min,容积效率从90.6%提升到97.8%,理论偏差在3%左右;当转速为2 000 r/min时,负载压力从1 MPa提高到6 MPa,容积效率从94.6%降低到87.5%,理论偏差在5%左右,说明了理论分析的正确性。     

民用涡扇和涡喷发动机非挥发性颗粒物排放符合性方法研究

通过建立国际民航组织航空环境保护委员会第10次会议非挥发性颗粒物(nvPM)排放符合性验证思路,分别针对民用涡扇和涡喷发动机nvPM排放测量试验的采样和测量系统搭建、仪器和系统校准、试验用燃油、试验程序、颗粒物损失修正、试验数据分析和符合性判据开展研究,形成了相应的符合性方法和审查关注要点。研究成果可为国内工业方表明nvPM排放符合性提供符合性方法,为国内适航审定人员开展nvPM排放审查提供指导。     

熵损失下无失效数据的 Bayes估计

讨论了在熵损失下定时截尾数据的Bayes估计问题，将无失效数据看作逐次定时截尾试验的结果，进而得到无失效数据的Bayes估计，利用相关定理证明该估计是容许的。通过数值例子，进一步说明所得估计的合理性。     

50 kW级高功率霍尔推力器放电通道数值模拟研究

高功率霍尔推力器兼顾了比冲高、推力大、寿命长等特点。为了提高设计效率并考察热负荷问题，以50 kW级霍尔推力器为对象，采用单元粒子法(PIC)/蒙特卡罗碰撞模型(MCC)/直接模拟蒙特卡罗碰撞模型(DSMC)混合算法，建立二维对称计算模型。基于准电中性假设、中性原子考虑为背景气体，计算得到标准工况下(功率50 kW，流量86.4 mg/s)推力为2.2 N，比冲为2 598 s，与同类推力器实验结果对比，误差分别为5.18%和3.35%。在此基础上，考察了多种工况下(工作电压400~600 V，工质流量69.12~103.68 mg/s)放电通道内离子数密度、离子轴向运动速度、电子温度分布等参数。结果表明:增大工作电压会增强粒子间相互作用及离子加速喷出效果，流量调节影响电子温度和离子数密度分布;从推力器性能方面来看，增大工作电压，推力比冲随之增大，流量增大、推力增大，推力器的热损失功率占比达到15.94%。研究结果为高功率霍尔推力器的设计和实验提供了一定的参考依据。