[發(fā)明專利]一種考慮安裝性能的發(fā)動機噴管喉道面積調節(jié)設計方法

有效

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• 申請日: 2012-07-26
• 公開（公告）號: CN102799739A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發(fā)明（設計）人: 謝業(yè)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(yè)集團公司沈陽發(fā)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(chuàng)科技專利代理有限責任公司 21001
• 代理人: 任玉龍

技術領域

本發(fā)明涉及發(fā)動機噴管喉道面積調節(jié)技術領域，特別涉及了一種考慮安裝性能的發(fā)動機噴管喉道面積調節(jié)設計方法。

背景技術

現(xiàn)有航空發(fā)動機噴管喉道面積調節(jié)計劃設計時是在充分考慮發(fā)動機穩(wěn)定性、部件匹配性的前提下，僅考慮發(fā)動機非安裝性能，而現(xiàn)在先進戰(zhàn)斗機要求在不開加力狀態(tài)下進行長時間超聲速巡航，隨著巡航速度的增加，飛行阻力增大。分析飛行器產生阻力的主要部件為：機翼、機身、尾翼、座艙蓋和起落架等，其中機身后體的阻力占全機阻力的38～50％。而噴管喉道面積對飛行后體阻力影響較大，因此在進行發(fā)動機喉道面積調節(jié)計劃設計時，僅考慮非安裝推力已限制了推進系統(tǒng)安裝性能的發(fā)揮。同時，現(xiàn)有發(fā)動機中間狀態(tài)噴管喉道面積調節(jié)計劃形式一般為A₈=f(T1)，噴管喉道面積僅與發(fā)動機進口氣流溫度有關，但通過計算分析發(fā)現(xiàn)，當發(fā)動機進口溫度相同時，而飛行高度、馬赫數(shù)不同時，發(fā)動機后體阻力存在差別，所以，原有A₈=f(T1)調節(jié)計劃形式已不再滿足考慮安裝性能的噴管喉道面積調節(jié)計劃，需設計與發(fā)動機飛行高度、馬赫數(shù)有關的新發(fā)動機噴管喉道面積調節(jié)計劃。本方法基于這種設計思路，在進行發(fā)動機噴管喉道面積調節(jié)計劃設計時綜合考慮飛機后體阻力（考慮安裝性能），以非安裝推力與后體阻力之和作為優(yōu)化喉道面積的目標，提出新的與飛行高度、馬赫數(shù)有關的發(fā)動機中間狀態(tài)噴管喉道面積調節(jié)計劃形式A8=f(H,Ma)，提升發(fā)動機安裝性能。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是為了能有效提高發(fā)動機安裝推力，特提供了一種考慮安裝性能的發(fā)動機噴管喉道面積調節(jié)設計方法。

本發(fā)明提供了一種考慮安裝性能的發(fā)動機噴管喉道面積調節(jié)設計方法，其特征在于：所述的考慮安裝性能的發(fā)動機噴管喉道面積調節(jié)設計方法如下：

根據(jù)飛行高度、馬赫數(shù)以及發(fā)動機狀態(tài)，由原有考慮非安裝性能的發(fā)動機主調節(jié)計劃，確定此時發(fā)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(fā)動機主調節(jié)計劃、發(fā)動機限制值及系列噴管喉道面積，使用發(fā)動機零維計算軟件（如turbotrans等）計算對應的發(fā)動機截面參數(shù)、可調節(jié)截面尺寸、發(fā)動機穩(wěn)定性裕度；由發(fā)動機穩(wěn)定裕度需求等條件判斷此喉道面積對應的穩(wěn)定裕度等參數(shù)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(jù)發(fā)動機噴管結構尺寸、噴管喉道、出口面積（屬于發(fā)動機可調節(jié)截面尺寸）建立噴管內外流場數(shù)值計算的三維或二維模型，由流場計算軟件（如fluent等）開展噴管內外流場計算，其中計算邊界條件由發(fā)動機截面參數(shù)中對應噴管進口處參數(shù)及飛行環(huán)境參數(shù)確定；通過流場計算軟件處理計算發(fā)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(tài)的最優(yōu)噴管喉道面積；使用相同的方法選取其他各狀態(tài)的噴管最優(yōu)喉道面積，擬合成與飛行高度、馬赫數(shù)有關的發(fā)動機中間狀態(tài)噴管喉道面積調節(jié)計劃A₈=f(H,Ma)；