基于动量原理的引射式升力风扇研究

发布时间：2020-05-13 08:24

【摘要】：垂直/短距起降性能对于战斗机,尤其是在航母上起降的海军战斗机具有相当重大的意义,甚至是作为未来先进战斗机的衡量标准之一。目前主流并且相对可靠的垂直/短距起降方案是采用升力风扇配合发动机矢量推力,然而机身内置升力发动机存在死重大、效率低,严重占用飞机内部体积导致载油量的减少以至于航程急剧缩小等缺点。在这种条件下,如果能够改变升力风扇的的结构,提高升力效率、减小其重量和体积,具有重大意义。本文的研究目的在于寻求一种引射式升力风扇,利用高压气体引射外界大气增大推力。主要研究内容如下:1)研究影响引射喷管引射能力及推力的结构参数,通过对不同结构参数下的流场变化进行分析,总结影响规律并根据相关规律优化结构。2)分析影响推力的性能参数,即高压工作气体引射外界大气的能力及气体混合效率,并通过优化流场、改善结构参数等方式提高性能参数,从而提高增推效果。3)研究在达到一定增推效果的条件下,减小引射式风扇外形尺寸的方法,以提高其实用性和经济性。
【图文】：

升力,气流速度,变化关系,效率

种升力装置效率分析是使用升力风扇或是升力发动机，还是倾转旋翼，又或是倾转，其产生垂直升力的方式虽然不同，但原理都是通过对空气定理及反作用力获得升力。而各种获得升力方式的优劣很大程决定，王华飞、陈圆圆等人分析了各种垂直升力的效率，并给如式 1-1 所示：1200 VVPP ：P 为产生升力的有效功率；P0为发动机对气流所做总功；V速度；V0为自由来流速度；上式可看出 V 越小，产生升力的效率越高，发动机产生升力变化的关系如图 1.1 所示：

截面图,风扇,截面,引射

应当是在保持飞机外形不被破坏的前提下增加升力最适合的。而影响增升的主要因素是引射效率以及气流的混合效率，那么如果能够提高引射效率使得吹入的工作气流与被引射的周围气流充分混合，就能得到较高的增升。2.4 引射效率产生引射现象的原理主要是高速气流形成的低压对周围空气产生的负压及气流之间由于黏性作用产生的混合。单纯依靠吹入气流的高流速造成压差式是效率很低下且很有限的，因此必须借助其他装置或结构来增大引射压增大压差最好的结构莫过于机翼了。虽然无法使用大量高速气流吹向固定翼使之实现垂直起降，但是如果将类似机翼的结构置于引射装置中，那么使用的高速气流就能够使引射装置产生巨大的负压，从而带动周围气流。英国的戴森发明了一种无叶风扇，其原理是将一个带曲率的圆弧面（也称达面）围成一个圆环，如图 1.2 所示。在柯恩达面中吹出气流带动周围空气，，其吹入气流与拉动气流之比达到了 16 倍之多。
【学位授予单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：V271.41

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