题目：航空发动机变几何涡轮调节与匹配方法的研究

涡轮增压技术用于航空活塞发动机恢复海平面功率，一般通过废气阀调节保证发动机输出功率在使用升限范围内维持稳定。本文研究了可变几何与二级增压系统在航空活塞发动机上的应用，对提高发动机性能、优化增压系统的匹配、指导增压器系统的调节与控制具有重要意义。

运用飞行力学方法将使用升限高度上爬升率的要求转化为对发动机动力输出的要求，匹配增压器时需要保证发动机可调范围足够宽，且巡航工况满足恢复功率要求。以经过实验验证的废气阀增压发动机仿真模型为基础，建立了匹配可变几何涡轮的发动机模型。理论与仿真分析了变几何涡轮不同喷嘴环开度对增压器与发动机工作状态的影响。对发动机性能的仿真结果表明，相比废气阀调节方式，变几何增压发动机拥有更宽的可调范围和安全裕度、更好的低速性能，而且可以提高发动机使用升限。

理论分析了二级增压器高低压级功率分配比、增压器效率、中冷器效率对排气能量利用效率的影响，航空发动机二级增压器的匹配需要保证排气能量的高利用率和高低压级相似的可调边界。在理论分析结果的指导下，建立了四种不同调节方式的串联二级增压发动机模型：高压级旁通阀低压级废气阀、高压级变几何低压级废气阀、高低压级废气阀和仅有高压级废气阀。对比了5km高度一级增压与二级增压发动机性能，二级增压发动机效率更高、可调范围更宽。对比了10km高度上不同调节方式的二级增压发动机性能，从额定功率最大维持高度、可调范围、低速性能、控制复杂度等方面综合分析了四种形式的二级增压发动机特性，高压级旁通阀低压级废气阀与高压级变几何低压级废气阀发动机动力性能最优，仅有高压级废气阀的二级增压器在控制和实现上最简单。通过仿真分析给出了不同增压器执行机构随高度、转速、节气门开度的变化规律，为二级增压器调节和控制提供了依据。