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题目:前可变面积涵道引射器设计方法及特性研究

关键词:变循环发动机,前可变面积涵道引射器,设计方法,特性分析

  摘要


    未来战斗机朝着多用途、宽包线的趋势发展,要求发动机既能满足亚音巡航时的低油耗,又要在加速时能够提供大的单位推力。双外涵变循环发动机是一种具有优秀综合性能的推进系统,能够通过工作模式的转换将发动机的两种性能要求兼具一身。前可变面积涵道引射器是变循环发动机实现工作模式转换的重要部件。通过改变其面积以及与其他可调部件的配合,发动机既能满足大涵道比模式工作下的低耗油率,又能满足小涵道比工作模式下的高单位推力。鉴于前可变面积涵道引射器在变循环发动机上的重要作用,研究引射器的设计方法和气动特性对变循环发动机的前期总体设计具有非常重要的意义。

    本文根据变循环发动机前可变面积涵道引射器的工作特点和结构特征,建立前引射器的物理模型和数学模型,以常规零维引射器设计方法为基础,充分考虑从发动机机匣对涵道内气流的作用,在质量守恒、动量守恒和能量守恒三大守恒方程的基础上,结合考虑机匣的壁面作用力和摩擦力的作用,建立了工程上适用的轴对称变循环发动机前可变面积涵道引射器的设计和计算方法。通过将此方法的计算结果与CFD数值模拟结果的比较,验证了该方法的准确性和精度。接着在此方法的基础上,对前可变面积涵道引射器进行特性分析,得出了各气动参数与引射器入口面积比的变化关系。通过对前可变面积涵道引射器的实例设计,对引射器非设计点的性能进行了研究,主要研究了工况变化时对引射器性能的影响。此外,对前可变面积涵道引射器的调节设计方法进行了初步研究,主要分析了为了满足发动机不同工况的性能要求时前引射器的面积比的调节规律。

    通过本文的研究,建立了具有工程适用性的前可变面积涵道引射器的设计和计算方法,得到了前可变面积涵道引射器的气动特性和流量调节方式,能够为变循环发动机的前期总体设计提供依据和支撑,具有非常重要的意义。