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。     

涡扇发动机排气系统红外特征

采用反向蒙特卡罗法(Reverse Monte-carlo,简称RMC)结合窄带模型计算了模型涡扇发动机(不带加力)排气系统的红外辐射强度。考虑了金属壁面的发射和反射以及燃气中CO2,CO和H2O等组分的吸收、发射和透射,组分的吸收系数由NASA SP3080数据库获得,并对判断射线归宿的过程进行了改进,开发了计算程序。实验测量了模型涡扇发动机排气系统的中波红外光谱辐射强度及其空间辐射强度分布。结果表明:计算得到的3～5μm波段内的光谱辐射强度以及空间辐射强度分布与实验值吻合较好,最大误差为10%左右,本文的计算方法能比较准确地反映涡扇发动机排气系统在非加力状态下的中波红外辐射特征。     

可行SLP法在发动机在线优化中的应用

研究了航空发动机在线优化算法问题。基于序列可行方向法,提出了一种用于解决一般非线性优化问题改进的序列线性规划(SLP)在线优化算法——可行下降序列线性规划(FSLP)方法。其显著特点是通过适当的步长修正算法,在保证目标函数下降的同时,确保解的可行性。根据对偶理论证明了其核心算法的收敛性,对步长修正原理进行了数学分析,并详细介绍了算法实现途径。基于上述优化算法,以某型双转子涡扇发动机最大推力模式为仿真算例,验证了该算法在解决航空发动机在线优化问题时,相比传统的序列优化方法,在提高优化算法解的可行性方面效果更好。     

高性能航空有机硅胶黏剂的研制

采用气相法白炭黑、自行合成的MQ硅树脂改性有机硅103基胶,作为室温硫化双组份(RTV-2)胶黏剂的甲组份,用硼酸正丁酯及二月桂酸二丁基锡的混合物作为乙组份,通过调节甲乙组份的比例研究MQ硅树脂对RTV-2胶黏剂活性期的影响,研究了MQ硅树脂性能及用量对胶黏剂的粘合强度、拉伸强度、扯断伸长率等的影响,以制备室温硫化高粘接性能的航空用双组份有机硅胶黏剂。结果表明:MQ硅树脂和气相法白炭黑均对103基胶有较好的补强作用,MQ硅树脂对胶黏剂的粘度影响不大,气相法白炭黑对胶黏剂的粘度影响较大;所研制的高性能有机硅胶黏剂的粘合强度大于2.5MPa,活性期大于1.5h,扯断伸长率大于210%,拉伸强度大于3.0MPa,可耐-60～300℃,适合于粘接金属与硫化硅胶板。     

分步固化工艺对中温材料体系天线罩性能的影响

为探讨分步固化工艺对某中温材料体系天线罩性能的影响,本文对SW-280A/环氧树脂预浸料、FM73M胶膜和Nomex纸蜂窝组成的中温材料体系层压板及蜂窝夹层结构试样多次固化后的力学性能及电性能进行了研究。结果表明:经一次、二次、三次、四次及五次固化后,力学性能及电性能变化幅度不大,无明显的下降趋势,说明多次固化未对该中温材料体系的力学性能及电性能造成影响。材料体系天线罩的制造可以采用分步固化工艺,分步固化工艺对其力学和电性能不会产生影响。     

二维超燃冲压发动机磁控进气道的数值模拟

针对飞行马赫数大于设计马赫数的情况,采用二维磁流体动力学方程对磁控进气道进行了数值模拟研究。数值模拟结果表明磁流体装置的电磁作用可以使非设计马赫数下进气道激波满足SOL(shock on lip)条件,并使出口处的流动变得均匀。分析了磁流体作用位置、宽度和深度等关键控制参数对该类进气道性能的影响,计算结果表明,磁流体作用区域越靠近飞行器前缘,而且在纵向越深,则进气道出口处的流动越均匀,但流率会有所下降;若磁流体作用区域较宽,则需较小的磁场就能使非设计马赫数下进气道的激波结构满足SOL条件。     

前功率输出式涡轴发动机涡轮结构布局改进

本文介绍了国外前功率输出式涡轴发动机的主要涡轮结构布局形式,针对国内研制的前功率输出式涡轴发动机功重比低、效率低、油耗大、可靠性不高的现状,提出了在涡轮结构设计中的改进思路,并对影响结构设计改进的关键技术进行了分析。     

一种预估涡喷/涡扇发动机重量的方法

从发动机的热力循环参数出发,通过流路分析确定总体轮廓尺寸,进一步获得主要零件的几何尺寸,并以此为依据估算发动机重量。     

双轨控发动机动能多拦截器制导律研究

在多拦截器反导应用背景下,对双轨控发动机动能多拦截器制导律进行了研究,并基于三维最优制导律对三维空间内平面拦截弹道制导方法进行了研究。该方法基于三维最优制导律寻找初始拦截弹道平面,在弹道平面内根据新的目标末端估计值产生指令过载,最后对该方法进行了仿真计算,试验结果表明该方法具有科学性和工程应用价值。     

航空发动机环形燃烧室模型内部声场特性分析

通过有限元计算和实验的方法研究了常温常压下的环形燃烧室模型的内部声场特性;使用有限元的方法分析了流场对燃烧室进口边界条件的影响;讨论了温度场对燃烧室内部声场特性的影响。