[發明專利]一種考慮安裝性能的發動機噴管喉道面積調節設計方法

有效

• 申請號: 201210261749.2
• 申請日: 2012-07-26
• 公開（公告）號: CN102799739A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發明（設計）人: 謝業平;邱明星;施磊;趙肅;芮長勝;劉月玲
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司沈陽發動機設計研究所
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;F02K1/11
• 代理公司: 沈陽晨創科技專利代理有限責任公司 21001
• 代理人: 任玉龍

1.一種考慮安裝性能的發動機噴管喉道面積調節計算設計方法，其特征在于：所述的考慮安裝性能的發動機噴管喉道面積調節設計方法如下：

根據飛行高度、馬赫數以及發動機狀態，由原有考慮非安裝性能的發動機主調節計劃，確定此時發動機所需噴管喉道面積，以此面積的70％作為最小面積，以此面積的130％作為最大值，等分為一系列噴管喉道面積，分為10等份；由發動機主調節計劃、發動機限制值及系列噴管喉道面積，使用發動機零維計算軟件分別計算對應的發動機截面參數、可調節截面尺寸、發動機穩定性裕度；由發動機穩定裕度需求等條件判斷此喉道面積對應的穩定裕度等參數是否滿足要求，如不滿足要求，則此喉道面積對應的非安裝推力與后體阻力判斷為無效，不需開展噴管流場計算；如滿足要求，則根據發動機噴管結構尺寸、噴管喉道、出口面積建立噴管內外流場數值計算的三維或二維模型，由流場計算軟件開展噴管內外流場計算，其中計算邊界條件由發動機截面參數中對應噴管進口處參數及飛行環境參數確定；通過流場計算軟件處理計算發動機噴管非安裝推力及后體阻力，選取非安裝推力與后體阻力之和的最大值，此最大值對應的噴管喉道面積為此狀態的最優噴管喉道面積；使用相同的方法選取其他各狀態的噴管最優喉道面積，擬合成與飛行高度、馬赫數有關的發動機中間狀態噴管喉道面積調節計劃A₈=f(H,Ma)；

發動機噴管喉道面積A₈改變時，為保證噴管內氣流充分膨脹，發動機噴管出口面積A₉需跟隨發生改變，同時通過聯動桿（3）使外調節片（4）繞E點轉動，外調節片（4）轉動影響外調節片（4）、過渡片（5）、飛機后體及機尾罩（6）外表面靜壓分布，導致飛行后體阻力發生改變；同時，噴管喉道面積A₈的改變也能影響發動機噴流，噴流對各表面阻力同樣產生影響；由上可知，噴管喉道A₈面積對后體阻力有重要影響，為優化發動機安裝性能，本方法在充分保證發動機穩定裕度的前提下，以噴管出口參數計算的發動機非安裝推力與外調節片（4）、過渡片（5）、飛機后體及機尾罩（6）表面靜壓計算的后體阻力之和作為優化噴管喉道面積的目標，分別計算各高度、馬赫數下發動機噴管喉道面積不同時發動機非安裝推力與后體阻力；進行非安裝推力和后體阻力計算時，以Matlab軟件為集成平臺，發動機總體性能以零維程序Turbotrans、噴管內外流場計算以gambit、fluent為計算工具；Turbotrans程序生成可執行文件（*.exe），通過批處理文件（*.bat）被Matlab調用；Matlab通過讀取Turbotrans的計算結果，在噴管結構尺寸的基礎上產生可供CFD軟件使用的命令流（操作日志文件（*.jou）），用于計算幾何模型的建立、網格的生成、計算湍流模型選取、邊界條件設置等工作；CFD軟件由Matlab通過批處理（*.bat）命令方式啟動、導入操作日志后開展流場計算；流場計算收斂后，通過流場計算軟件，積分噴管出口氣動參數：速度、質量流量、靜壓，計算發動機非安裝推力，同時積分外調節片4、過渡片5、飛機后體及機尾罩6上表面靜壓，計算后體阻力；在滿足發動機穩定性等要求的前提下，選擇非安裝推力與后體阻力之和最大值對應該的噴管喉道面積作為此狀態的最優噴管喉道面積；以相同方法優化其它飛行狀態的發動機噴管喉道面積，以此系列最優噴管喉道面積及飛行高度、馬赫數擬合成發動機中間狀態噴管喉道面積調節計劃A₈=f(H,Ma)。