變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)部件法建模及優(yōu)化

1、變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)部件法建模及優(yōu)化變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)部件法建模及優(yōu)化由飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)原理可知，對(duì)于持續(xù)高馬赫數(shù)飛行任務(wù)，需要高單位推力的渦噴循環(huán)，反之，如果任務(wù)強(qiáng)調(diào)低馬赫數(shù)和長(zhǎng)航程，就需要低耗油率的渦扇循環(huán)。雙涵道變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)可以同時(shí)具備高速時(shí)的大推力與低速時(shí)的低油耗。變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的內(nèi)在性能優(yōu)勢(shì)，受到了各航空強(qiáng)國(guó)的重視，是目前航空發(fā)動(dòng)機(jī)的重要研究方向。1變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的構(gòu)造及基本原理1.1基本構(gòu)造雙涵道變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的基本構(gòu)造見圖1、圖2，其主要部件有

2、：進(jìn)氣道、風(fēng)扇、副外涵道、CDFS涵道、核心驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇級(jí)（CDFS）、主外涵道、前混合器、高壓壓氣機(jī)、主燃燒室、高壓渦輪、低壓渦輪、后混合器、加力燃燒室、尾噴管。雙涵道模式下，選擇活門和后混合器（后VABI）全部打開；單涵道模式下，選擇活門關(guān)閉，后混合器關(guān)小到一定位置。進(jìn)氣道風(fēng)扇副外涵道前混合器核心驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇級(jí)（CDFS）主外涵道高壓壓氣機(jī)主燃燒室高壓渦輪低壓渦輪后混合器加力燃燒室尾噴管模式轉(zhuǎn)換活門渦扇工作模式（圖上半部分）渦噴工作模式（圖

3、下半部分）圖1變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的基本構(gòu)造圖2雙涵道變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖圖中數(shù)字序號(hào)表示發(fā)動(dòng)機(jī)各截面參數(shù)的下腳標(biāo)其中是風(fēng)扇消耗功率，是低壓渦輪發(fā)出功率，為中間軸機(jī)械效率。CLNTLN=0.99mL?2）高壓軸功率平衡（2）0CHCDFSTHmHNNN????和分別是高壓壓氣機(jī)和CDFS的消耗功率，是高壓渦輪發(fā)出功率，CHNCDFSNTHN是高速軸的機(jī)械效率。=0.99mH?3）高壓渦輪進(jìn)口截面流量平衡（3）41410ggWW???是高壓渦輪

4、進(jìn)口截面氣體流量，即主燃燒室出口氣體流量和冷卻空氣流量，是41gW41gW?通過高壓渦輪特性數(shù)據(jù)線性插值得到的高壓渦輪流量，這里忽略冷卻的空氣流量。4）低壓渦輪進(jìn)口截面流量平衡(4)45450ggWW???是低壓渦輪進(jìn)口截面流量，由主燃燒室出口氣體流量和冷卻空氣流量計(jì)算得到，45gW是通過低壓渦輪特性數(shù)據(jù)線性插值得到的低壓渦輪流量，這里忽略冷卻的空氣流量。45gW?5）后混合器靜壓平衡（5）61620pp??和分別是后混合器內(nèi)、外涵道（

5、主外涵道）的靜壓，二者應(yīng)平衡。后混合器見圖261p62p的6截面.6）尾噴管面積平衡（6）880AA???為給定的尾噴管8截面的面積，這里、為按附錄1尾噴管的有關(guān)公8A89.4575e003A?8A式計(jì)算出的尾噴管8截面的面積，二者應(yīng)相等。7）風(fēng)扇出口流量平衡（7）221130aaaWWW???其中風(fēng)扇出口的流量分流為副外涵流量和CDFS進(jìn)口流量，三者之間應(yīng)存在平2aW13aW21aW衡關(guān)系。副外涵流量是按附錄1中前混合器的有關(guān)公式計(jì)算

6、出的。13aW方程（1），（2），（3），（4），（5），（6），（7）中的變量，CLTLCHCDFSTHNNNNN各量可分別由附錄1中的公式轉(zhuǎn)化為表4141454561628ggggWWWWppA22113aaaWWW3.1所列12個(gè)設(shè)計(jì)中需要給出的發(fā)動(dòng)機(jī)各部件參數(shù)的函數(shù)。表3.1發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)說明試給參數(shù)說明試給參數(shù)說明Ln低壓轉(zhuǎn)速（風(fēng)扇、低壓渦輪物理轉(zhuǎn)速）THZ高壓渦輪壓比函數(shù)值Hn高壓轉(zhuǎn)速（高壓壓氣機(jī)、CDFS、高壓渦輪物理轉(zhuǎn)速）T