先进涡轴/涡桨发动机总体性能设计研究

发布时间：2024-12-18 23:15

　　本文根据涡轴和涡桨发动机的相似性及它们的发展趋势,提出了先进涡轴/涡桨发动机的总体性能设计方法,尤其针对采用双转子组合压气机的三轴结构发动机作了研究。通过三轴结构涡轴、涡桨发动机的工作原理与国外的研究现状,分析了三轴发动机相较于双轴发动机的优势与劣势,并对国外典型三轴涡轴/涡桨发动机进行了性能摸底。按部件划分模块,建立三轴涡轴/涡桨发动机的数学模型,用以计算发动机在设计状态及非设计状态的各截面参数及总体性能,并将计算过程编写成C++程序。在三轴涡轴/涡桨发动机非设计状态性能计算时,需要用到发动机的部件特性。而在总体设计阶段,无法通过实验或气动计算来获得准确的部件特性,所以提出了压气机和涡轮特性图缩放方法。对该方法的依据与步骤进行了说明,并验证了该缩放方法的可行性与准确性。应用自编三轴涡桨发动机性能计算程序、统计数据、公式推导等手段,对某先进涡桨发动机的三轴气动方案进行了方案论证,并就涡桨发动机的功分配问题对原始方案提出了优化方案。针对涡轴发动机设计参数的选取问题,提出了逆向设计方法,即通过统计数据和正问题逼近两个步骤来获得满足给定功率需求下涡轴发动机设计状态参数的参考值,并用现役发动机对...

【文章页数】：99 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACTS
注释表
第一章 绪论
    1.1 涡轴发动机的发展
    1.2 涡桨发动机的发展
    1.3 设计参数发展趋势
    1.4 国外发展现状
    1.5 主要工作
第二章 三轴结构涡轴/涡桨发动机特点
    2.1 组合压气机的特点
    2.2 双转子压气机的特点
        2.2.1 双转子压气机的优势
        2.2.2 双转子压气机的劣势
        2.2.3 提升双转子组合压气机性能的措施
    2.3 单转子/双转子压气机结构对比
    2.4 典型的三轴发动机
    2.5 HPW3000 三轴发动机性能摸底
第三章 三轴涡轴/涡桨发动机性能计算
    3.1 建模假设
    3.2 主要模块
    3.3 性能计算预处理
        3.3.1 变比热计算方法
        3.3.2 气体参数计算方法
    3.4 各部件特性计算
    3.5 设计点性能计算
    3.6 非设计点性能计算
第四章 航空发动机部件特性缩放
    4.1 压气机特性缩放
        4.1.1 特性缩放的意义
        4.1.2 特性缩放的问题
        4.1.3 特性缩放的依据
        4.1.4 特性缩放步骤
        4.1.5 缩放方法验证
        4.1.6 PW150 压气机特性图缩放
    4.2 涡轮特性缩放
第五章 某先进涡桨发动机总体气动方案分析
    5.1 技术要求
    5.2 设计状态选择
    5.3 初步气动设计方案
    5.4 方案论证
        5.4.1 设计指标论证
        5.4.2 双转子气动方案论证
    5.5 气动性能优化方案
        5.5.1 优化依据
        5.5.2 原始方案评估
        5.5.3 NUAA优化方案
        5.5.4 优化方案验算
第六章 涡轴发动机逆向设计法
    6.1 初始参数确定
        6.1.1 单位耗油率确定
        6.1.2 空气流量确定
        6.1.3 部件效率确定
    6.2 正问题逼近
    6.3 逆向设计程序流程图
    6.4 逆向设计程序验证
第七章 涡轴发动机红外抑制总体设计技术研究
    7.1 航空发动机红外特征与总体设计参数的关系分析
    7.2 根据总体设计参数计算尾喷流静温及CO₂的方法
        7.2.1 尾喷流静温计算方法
        7.2.2 尾喷流CO₂浓度计算方法
    7.3 低红外特征循环参数可行域分析
        7.3.1 基准发动机的循环参数可行域
        7.3.2 考虑尾喷流静温的循环参数可行域
        7.3.3 考虑CO₂排放浓度的循环参数可行域
        7.3.4 低红外特征的循环参数可行域
第八章 结论与展望
    8.1 研究成果
    8.2 问题及展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文



本文编号：4017276