微型涡喷发动机设计点辨识与表征

发布时间：2020-07-17 15:13

【摘要】：微型涡喷发动机是微型无人侦察机、微小型制导弹药等飞行器的动力装置,其性能参数直接决定了飞行器的性能。目前,随着这些飞行器的性能朝着续航能力强、机动性高、隐身性好以及尺寸微型化等方面的发展,对微型涡喷发动机的结构尺寸以及推重比提出了更高的要求。发动机设计点辨识的过程就是要找到发动机的气动热力学参数和尺寸参数对发动机性能指标的影响规律。为了设计出尺寸小、推重比大的微型涡喷发动机,本文对微型涡喷发动机进行了结构设计,并对微型涡喷发动机进行了设计点的辨识与表征。首先,对微型涡喷发动机的核心部件压气机和涡轮机进行了气动设计和结构设计;其次,对压气机和涡轮机进行了流体动力学仿真分析,并将分析的结果作为设计点辨识与表征的样本库;然后,对压气机的关键零件离心叶轮和涡轮机的关键零件向心涡轮分别设计了基于BP神经网络的辨识模型,并通过Matlab中的神经网络工具箱对模型进行验证。验证结果表明:针对离心叶轮和向心涡轮分别设计的BP神经网络辨识模型能够对离心叶轮和向心涡轮进行设计点辨识与表征。最后,设计了微型涡喷发动机叶轮测试实验台,并用该实验台对叶片入射角为60°、出口后弯角为45°的离心叶轮和气流进口角为60°、气流出口角为-30°的向心涡轮进行了进出口压力测量实验。实验结果表明:通过实验测得的离心叶轮和向心涡轮进出口压力比与通过BP神经网络辨识模型预测的压力比的差值在误差允许的范围内符合要求。从而验证了该BP神经网络辨识模型的准确性。
【学位授予单位】：长春理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TJ410.3;V235.11
【图文】：

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第2章微型涡喷发动机的设计2.1 微型涡喷发动机的组成原理微型涡喷发动机主要由五大部件组成：进气道、压气机、燃烧室、涡轮机及尾喷管。微型涡喷发动机的总体结构如图 2.1 所示。微型涡喷发动机的工作过程：首先，空气经进气道进入到离心压气机中，压气机在涡轮的驱动下高速旋转，对空气进行压缩，提高空气的压力；其次，高压气体经扩压器进入到燃烧室中，并与供油管中的燃油在燃烧室内混合、燃烧，将燃料燃烧产生的化学能转变为气体的内能和气体运动的动能，形成高温高压燃气；然后，高温高压气体经涡轮机的导流叶片进入到涡轮机中，并在其中膨胀对涡轮叶片做功，将气体热能和动能转换为涡轮机旋转的机械能，推动涡轮以及同轴连接的压气机一起做旋转运动；最后，燃气继续在尾喷管内膨胀，并以高速气流喷出，从而产生推力[23]。

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图 2.2 轴流式压气机示意图机主要包括一个固定机匣（里面装有一个转动叶轮，与空多静止的扩散通道（空气在其中减速，静压上升）。后面是气机中包含扩散通道的部分称为扩压器[24]。图 2.3 是一台器可为单面或双面，如图 2.3 a）和图 2.3 b）所示。

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图 2.2 轴流式压气机示意图离心压气机主要包括一个固定机匣（里面装有一个转动叶轮，与空气产生高对运动）和很多静止的扩散通道（空气在其中减速，静压上升）。后面是一个扩压过程，所以压气机中包含扩散通道的部分称为扩压器[24]。图 2.3 是一台离心压气示意图。扩压器可为单面或双面，如图 2.3 a）和图 2.3 b）所示。

【参考文献】