航空发动机气动热力学领域的热点课题总结与讨论.

中航工业沈阳发动机设计研究所AVICSHENYANGENGINEDESIGNANDRESEARCHINSTITUTE航空发动机气动热力学领域的热点课题总结与讨论中航工业沈阳发动机设计研究所热点课题：新概念发动机变循环、组合发动机高超声速优化问题中航工业沈阳发动机设计研究所齿轮驱动涡扇发动机热点课题：新概念发动机优点：提高发动机效率，显著降低噪声、减小油耗和废气排放。目前，罗罗、普惠、GE等公司都在全力开发这种新型发动机。开飞机也要换挡的！油耗降低12%；NOx比2008年标准降低55%；噪声降低50%；维修费用降低40%。中航工业沈阳发动机设计研究所开式转子发动机热点课题：新概念发动机显著优点：推进效率高、循环效率较高、耗油率低、高亚声速巡航、起飞性能好、能提供反推力。中航工业沈阳发动机设计研究所开式转子发动机热点课题：新概念发动机中航工业沈阳发动机设计研究所中冷回热航空发动机热点课题：新概念发动机中冷器：高压压气机进口气流与外涵道气流热交换，降低了高压压气机的进口温度，进而减少了高压压气机耗功。回热器：燃烧室进口气流与低压涡轮出口气流热交换，增加燃烧室进口气流的温度，进而减少燃油消耗量中航工业沈阳发动机设计研究所中冷回热航空发动机热点课题：新概念发动机中航工业沈阳发动机设计研究所自适应变循环发动机热点课题：变循环、组合发动机中航工业沈阳发动机设计研究所自适应变循环发动机热点课题：变循环、组合发动机中航工业沈阳发动机设计研究所自适应变循环发动机热点课题：变循环、组合发动机美军预计，燃油效率将比F135发动机的提高25％，飞机作战半径增加25％～30％，续航延长30％～40％。关键技术包括：单独可变流量和压比的辅助风扇；高温多转子机械系统；高剩余功率、流量和压比可变的核心机；可在大流量范围工作的高效涡轮；综合的热管理技术；进/排气综合改进技术。中航工业沈阳发动机设计研究所组合循环发动机热点课题：变循环、组合发动机组合循环发动机是将2种或2种以上的推进系统组合到一起，来共同完成推进任务。目前，主要有RBCC（火箭冲压）、TBCC（涡轮冲压）和T/RBCC（涡轮/火箭基组合冲压）发动机3种类型。近年来又提出两种模式的涡轮/脉冲爆震组合循环发动机。中航工业沈阳发动机设计研究所组合循环发动机热点课题：变循环、组合发动机TriJet涡喷发动机（TE）火箭增强型引射冲压发动机（ERJ）双模态冲压发动机（DMRJ）=++亚燃冲压发动机超燃冲压发动机=+GasTurb10中航工业沈阳发动机设计研究所组合循环发动机热点课题：变循环、组合发动机中航工业沈阳发动机设计研究所热点课题：高超声速高超声速飞行器气动外形中航工业沈阳发动机设计研究所热点课题：高超声速高超声速飞行器进气道设计中航工业沈阳发动机设计研究所热点课题：高超声速高超声速飞行器进气道设计结果表明：在设计马赫数下，进气道性能表现优异，流量系数高达0.997，出口总压恢复0.404。且在来流马赫数2.5-4内，进气道均能实现自起动，具有较好的内流品质。中航工业沈阳发动机设计研究所热点课题：高超声速高超声速飞行器进气道设计SR-72飞行器前体高外压缩內乘波进气道一体化研究匹配飞行器前体的高外压缩内乘波进气道设计研究中航工业沈阳发动机设计研究所热点课题：高超声速高超声速飞行器进气道设计匹配飞行器前体的高外压缩内乘波进气道设计研究ABB1CC1B2C2DA1A2进气道匹配飞行器后的三维造型设计状态下匹配SR-72前体内乘波进气道流动三维波系结构图二维吻切对称面马赫数和压力等值图中航工业沈阳发动机设计研究所热点课题：高超声速高超声速动力装置能量管理技术随着来流马赫数的增加，空气来流滞止温度迅速增加，高温来流蕴含了可观的能量。另一方面，滞止温度过高工质中难以加入能量。中航工业沈阳发动机设计研究所热点课题：高超声速高超声速动力装置能量管理技术多循环耦合预冷发动机的工作循环主要由互相耦合的空气开式循环、换热介质闭式循环、氢燃料流路三部分组成。TBCC中航工业沈阳发动机设计研究所热点课题：优化问题发动机总体设计的部件参数选优SettingcomponentparameterSettingCoolingairAmbientconditionsMassFlowInputRotatingcomponentefficiencyDesignpointPerformanceparametermeetingtherequirementOutputtingresultsYN采用的超高压比民用大涵道比发动机性能计算模型为基于Gasturb平台开发的零维变比热部件级模型。中航工业沈阳发动机设计研究所热点课题：优化问题发动机总体设计的部件参数选优Parameter(20%)NetThrust/kNSFCkg/(daN*h)SFCChangeRateATF44.260.518-5.41%GTF-1142.790.5460中航工业沈阳发动机设计研究所热点课题：优化问题进气道的设计及进-发匹配基本设计思想•设计工况下，具有较高的流量系数和总压恢复系数，同时具有较低的阻力系数•在非设计工况下，具有相对高的总压恢复系数，并且在低马赫数下，不出现脱体激波设计方案•在设计马赫数下，激波系封口•根据最低非设计工作马赫数确定进气道喉道面积•采用五波系设计，即4斜1正中航工业沈阳发动机设计研究所热点课题：优化问题进气道的设计及进-发匹配遗传算法优化目标A.总压恢复系数σB.阻力系数CDC.总目标函数maxD.优化结果的评估51ii1122332002DcpHpHpHCkpMaH12341234max,,,(,,,)DiC中航工业沈阳发动机设计研究所热点课题：优化问题进气道的设计及进-发匹配进气道优化设计结果综合考虑总压恢复系数、阻力系数和激波脱体临界来流马赫数，在从多目标遗传算法得到的多组优化设计结果中选择超声速进气道激波系配置参数如下：激波系理论最大总压恢复系数为：σs=0.847211阻力系数为：CD=0.284533激波脱体的临界来流马赫数为：Ma0=2.48239各斜板角为：δ1=6.01506°，δ2=6.504047°，δ3=7.114291°，δ4=17.64281°各斜激波角为：β1=23.94787°，β2=26.73147°，β3=30.23285°，β4=46.16107°中航工业沈阳发动机设计研究所AVICSHENYANGENGINEDESIGNANDRESEARCHINSTITUTE