新型旋流冲压发动机压气机设计与性能分析

发布时间：2020-10-19 18:58

　　 冲压发动机结构简单,推重比大,但是其不能自身起动,需要助推器加速到一定速度才能工作,而其与涡喷发动机或涡扇发动机组合作为航空发动机使用时,又丧失了冲压发动机结构简单等优点。本文是以一种分布式压缩、旋流冲压发动机发明专利为选题依据。它利用旋流冲压,解决了现有冲压发动机不能低速启动和适应各种工况的问题。根据某微型涡喷发动机的压气机为基础,设计了同轴的两级离心压气机,并对其进行数值计算,展开了性能研究。主要内容如下:1.通过ANSYS Bladegen对第一级离心叶轮进行设计,使用贝塞尔曲线对叶轮叶片的倾角、厚度进行调节,模拟不同静压出口得到压比与效率的最高点,接近工作点。2.分别对0%、3%、6%叶高的叶尖间隙进行研究,结果表明,叶尖间隙存在时会使叶轮轮罩面发生泄漏,加剧二次流的影响,但是叶尖间隙存在可以减弱叶轮出口的高速射流。通过对第一级扩压器的设计与第一级整机的数值模拟,得到了出口温度与出口压力。3.对回流器进行设计,分析了叶片数为8、9、10的回流器内部流动情况,表明回流器叶片越多,回流器出口压力、速度分布更均匀,但是出口压力减小的较多。4.完成第二级离心压气机设计,对两级离心压气机进行数值模拟,总压比达到了10.6。同时,在组合模拟时,第二级扩压器出口以及蜗壳出口的气体压力都要比分级模拟时的压力小些,这是由连接面流体流动不均匀造成的。5.对模拟喷管进行设计,在高压条件下,给予不同流量的入口条件做数值模拟,发现有两组压气机工作时,喷管出口的速度可以达到声速,为冲压发动机正常运行提供了条件。本文的研究结果表明,两组两级离心压气机与模拟喷管组合时,可以使喷管速度达到声速,即冲压发动机可以静态启动,为分布式压缩、旋流冲压发动机的研发提供了技术支持。
【学位单位】：西南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：V235.21
【部分图文】：

图 1-1 分布式压缩、旋流冲压发动机原理图发动机启动时，压气泵将由电动机驱动首先工作来推动氦气的循环流动，进而一部分小型涡轮机系统吸入空气，经过燃烧室中点火燃烧后，通过高温换热器来氦气所需的能量，压气泵用来压气冷却氦气，这时打开所有小型涡轮机系统，供机身足够的空气流量，当空气旋流的速度达到超音速时，发动机即启动完成。发动机工作时，空气由各个小型涡轮机系统的进口吸入，进入旋流发生器，产热气流分离的现象，同时产生超声速旋流，流经导向叶片和冲压锥体后被压缩，空气再进入燃烧室，通过喷嘴喷射的燃料被混合并燃烧，并从尾喷嘴管喷出以产力。在此过程中，小型涡轮机系统的涡轮是由氦气的循环来推动的。氦气首先在换热器和高温换热器中被升温加热，推动涡轮转动后，进入低温换热器被冷却，再次回到中温换热器和高温换热器中被升温加热。氦气这样持续循环工作来推动旋转，进而使分布式压缩、旋流冲压发动机正常工作。.2 几种新型发动机国内外现状1.2.1 旋转冲压发动机

图 1-2 旋转冲压发动机结构冷却动压交换机，可以提高发动机的机械性仅可以增加发动机的效率，而且能够减少燃 40 年代，国外开始研究波转子技术。在 19[12]。在上个世纪末，西方又再次展开波转子多吸引人的优点，而且在国外已有广泛的研广泛使用，并且国内工程技术人员对其了解涡轮机的转速，因此材料的应力很小；（2）相对而言比较低；（3）波转子通道中的流体是其通道比涡轮机通道叶片具有更好的耐腐波转子技术性能优势很强，但在此项技术依题，如密封和热膨胀。在波转子的设计中，转子又要求运行与外罩间隙尽可能小，在使

西南科技大学硕士学位论文管高速喷出，产生主要推力； 第二路直接进入冲压发动机，产生部分推力。与涡轮—冲压组合发动机相比，Sabre 的a2-5.5，比冲相当的情况下，推重比要比传统涡轮发动机或20]。当在海拔高的地段飞行时，速度要达 Ma5.5，Sabre 发提高飞机的速度并达到轨道速度。Sabre 发动机的两种不重要部件，如涡轮泵和可调节的尾部喷嘴，都能减轻发动
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本文编号：2847595