预冷却吸气式涡轮冲压膨胀循环发动机发展简介

分析了吸气式涡轮冲压膨胀循环( ATREX)发动机模型和工作原理,介绍了其主要害》件的研究和发展情况,与常规发动机相比说明了其发展的优势,总结归纳了这种发动机技术特点和发展的关键技术。研究认为ATREX发动机采用液态氢预冷却方式,大大扩展了常规涡轮发动机的工作范围,可满足高速飞行器或两级入轨航空航天飞机第一级动力装置的要求。     

温度突升对发动机稳定性影响的研究

建立了压气机的激盘——容积模型及压气机对温度突升响应的二阶滞后模型。利用数值积分方法计算了温度突升对某涡喷发动机压气机稳定性的影响,并与发射武器的模拟试验结果及有关文献的计算结果进行了比较,证明了所用方法的可行性。对某涡喷发动机在不同温度突升和降油情况下的稳定性进行了模拟计算,确定出了降油量的大小对该发动机瞬态稳定工作边界的影响,计算结果与国外同类试验結果相比较,变化趋势是一致的。     

基于流量连续准则的小型涡轮冲压组合发动机模态转换过程分析

文章基于某小型涡喷发动机,开展了小型涡轮冲压组合发动机性能计算与匹配性分析。给出了涡轮冲压组合发动机详细的性能计算流程、设计点参数确定准则和涡轮冲压组合发动机模态转换过程参数计算方法。根据涡喷发动机压气机进口、涡轮出口的总静压参数沿飞行轨迹的变化规律,确定了涡轮模态向冲压模态转换的合理区间。根据冲压发动机燃烧室进口参数和静压平衡等约束条件,确定了小型涡轮冲压组合发动机关键截面几何参数。分析了不同的流量调节阀开度对模态转换过程参数变化规律的影响。按照模态转换过程保持流量连续的准则,确定了模态转换过程流量调节阀开度随马赫数的变化规律。最后给出了沿飞行轨迹的涡轮冲压组合发动机推力、比冲和喷管喉道面积的变化。     

反辐射导弹/SPATR发动机总体性能计算

参考飞航导弹/涡扇发动机一体化设计的思路,建立了基于能量法的反辐射导弹/固体推进剂空气涡轮火箭发动机(SPATR,solid propellant air turbo rocket)总体性能计算的约束分析和任务分析模型并给出相应的算例和分析。简述了空射反辐射导弹任务剖面、约束条件的给定、导弹的重量组成以及SPATR发动机模型。计算结果表明,相比采用固体火箭发动机的HARM导弹,采用SPATR发动机的反辐射导弹具有超音速飞行(H=11km,2.5 Ma;H=3km,1.8 Ma)、远航程(低、高空航程均增加47%以上)和盘旋待机(H=3km,0.6 Ma,300s)能力,其性能极具使用价值。     

凹槽火焰稳定器前缘结构对煤油超声速燃烧的影响

采用离散液滴模型、概率密度函数紊流燃烧模型和两方程紊流模型数值,模拟了双模态冲压发动机燃烧室内不同前壁面结构凹槽的超声速燃烧火焰稳定特性。在相同的计算条件下,数值分析结果表明:与具有正规凹槽结构的燃烧室相比,具有斜面凹槽结构的燃烧室:壁面静压分布更加合理;其内涡量比较强;燃烧室出口总压恢复系数和燃烧室效率都比较大。因而认为斜面凹槽火焰稳定器提高了混合和燃烧,优于正规凹槽火焰稳定器。     

进气畸变对发动机压缩系统稳定性影响的数值模拟

介绍了一种在发动机环境下评定航空燃气涡轮发动机压缩系统稳定工作边界的数学物理模型。研究了进气畸变对航空燃气涡轮发动机压缩系统稳定工作边界的影响。对总压畸变进气条件下压气机稳定工作边界的变化进行了计算分析,结果表明进气总压畸变对发动机稳定性有很大的影响,使得压气机稳定工作边界在压气机的特性图中向右下方移动,降低了发动机的喘振裕度。主要数学物理模型可以正确地反映发动机压缩系统的工作状况,用它判断发动机不稳定工作点的重复性和灵敏度都比较好。     

液体煤油超声速燃烧的三维数值分析

利用计算流体力学软件对煤油在双模态超声速燃烧室内的超声速喷雾燃烧进行数值模拟.采用离散液滴模型、概率密度函数紊流扩散燃烧模型和紊流k-ω模型,在飞行马赫数为5、煤油与空气的当量比为0.551时的超声速燃烧进行了计算.计算得到的壁面静压分布与实验数据十分接近;总压力损失系数是0.70,小于实验测量值0.707;分析数值结果可知,支板喷油和凹槽火焰稳定器提高了混合和燃烧效率,燃烧室出口燃烧效率达0.62,接近实验得到的燃烧效率0.696.     

面向对象的航空发动机性能仿真系统研究

结合用户需求和发展趋势,设计出扩展性强、灵活可靠、适用性广的发动机性能仿真系统;基于面向对象的方法,实现了集成化航空发动机性能仿真环境,并对常规类型航空发动机进行了性能仿真;性能仿真结果以图、表等多种方式直观表达,结果保存于数据库,增强了数据安全性,完整性;提供友好的界面,提高系统的可操作性和人机交互性.     

单面膨胀高超音速尾喷管内流场的数值模拟

针对设计的高超音速动力系统用单斜面膨胀喷管流动特点，采用三维质量平均Navier-Stokes方程，空间三阶精度高分辨率NND差分格式及可实现（Realizable）κ-ε湍流模型．对所设计的Ⅰ型和Ⅱ型喷管内流场进行了数值模拟，获得了喷管的流场参数分布。计算结果表明：喷管扩散段长度及出口斜切角变化对喷管出口流场会产生影响，Ⅱ型喷管的设计较为合理。     

氧－氮混合气体在正激波后平衡态的数值模拟

对氧－氮混合气体在正激波后的平衡态进行了数值摸拟．用统计热力学方法中的配分函数计算化学反应平衡常数，考虑了气体组分的平动、转动、振动和电子能量，用多变量牛顿－莱卜生法求解控制方程组，在较宽的马赫数范围内得出了令人满意的结果．