[發(fā)明專利]不同飛行迎角對航空發(fā)動機失速/喘振特性影響的適航審定方法

在審

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• 申請日: 2014-09-09
• 公開（公告）號: CN104200107A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李志平;王孟琦;夏雙枝
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué);新時代工程咨詢有限公司
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種總壓進氣畸變條件下的航空發(fā)動機失速/喘振適航審定方法，尤其涉及不同飛行迎角對航空發(fā)動機失速/喘振影響的適航審定流程以及極限飛行迎角的確定方法。?

背景技術(shù)

適航是適航性的簡稱，指航空器在預(yù)定的運行環(huán)境和使用限制條件下，能滿足最低安全標準并能順利飛行所必需具備的品質(zhì)。在歐美等發(fā)達國家，尤其是以美國聯(lián)邦航空局(簡稱FAA)為代表的相關(guān)機構(gòu)，經(jīng)過長期的研究與積累已經(jīng)形成一套先進的適航管理模式和管理理念。而在國內(nèi)，雖也成立了專門機構(gòu)進行適航管理和審定，但由于起步較晚，至今仍沒有形成一套完整的適航管理及審定體系。此外，由于科研與工程應(yīng)用的脫節(jié)，導(dǎo)致在適航審定方法上與國外也存在著很大差距。?

就航空發(fā)動機而言，發(fā)動機的失速/喘振問題是適航審定的重要內(nèi)容之一。失速/喘振均會導(dǎo)致發(fā)動機增壓比、流量產(chǎn)生較大幅度的脈動并伴隨周期性的氣動力振蕩。無論出現(xiàn)哪種情況，均會給發(fā)動機的整體性能帶來較大損害。因此，發(fā)動機的失速/喘振的適航審定問題顯得尤為重要。?

對于發(fā)動機的失速/喘振的適航審定問題，應(yīng)重點關(guān)注影響失速/喘振的關(guān)鍵因素并建立相應(yīng)的適航審定標準。在影響失速/喘振的諸多因素中，進氣畸變是較為常見并且非常重要的一種。對于民用飛機而言，飛機在不同飛行迎角下會產(chǎn)生不同程度的進氣畸變，這對發(fā)動機的失速與喘振特性以及整機安全均產(chǎn)生影響。目前，我國在航空發(fā)動機失速/喘振這一領(lǐng)域還沒有建立完整的適航審定標準，審定方法的研究也處于起步階段，沒有經(jīng)驗可循。因此，迫切需要發(fā)展一種符合自身國情的、針對發(fā)動機失速/喘振問題的適航審定方法。?

發(fā)明內(nèi)容

在我國航空發(fā)動機失速/喘振適航審定體系建立不完整的背景下，本發(fā)明提供了一種針對不同飛行迎角的航空發(fā)動機失速/喘振特性的適航審定方法。圍繞失速/喘振適航審定方法的發(fā)展，本發(fā)明以某型號發(fā)動機為工程背景，首先采用數(shù)值計算方法建立了不同飛行迎角下總壓進氣畸變特征參數(shù)畸變范圍AP、畸變度PP隨Ma數(shù)的變化規(guī)律曲線圖譜；然后根據(jù)圖譜和一維模型可計算出航空發(fā)動機的通用特性曲線和喘振裕度；反之，由航空發(fā)動機失速/喘振適航標準出發(fā)，建立了確定航空發(fā)動機極限飛行迎角的方法；最后，結(jié)合中國民航規(guī)章的相關(guān)文件，制訂了針對航空發(fā)動機失速/喘振的適航審定流程。?

本發(fā)明的技術(shù)解決方案：不同飛行迎角對航空發(fā)動機失速/喘振特性影響的適航審定方法，其特點在于步驟如下：?

(1)通過三維數(shù)值方法對發(fā)動機全通道網(wǎng)格進行計算，得到不同飛行迎角下壓氣機前的總壓云圖；?

(2)在發(fā)動機進口增加畸變板，通過三維數(shù)值計算得到不同畸變板高度下壓氣機前總壓云圖，并與步驟(1)得到的總壓云圖作對比，得到不同飛行迎角下Ma數(shù)與畸變范圍AP的關(guān)系圖譜(圖1)；?

(3)通過數(shù)學(xué)方法，計算相應(yīng)畸變范圍下的畸變度，進一步得到不同飛行迎角下Ma數(shù)與畸變度PP的關(guān)系圖譜(圖2)；?

(4)根據(jù)計算得到的關(guān)系圖譜，給定飛行迎角，通過一維模型計算得到壓氣機的特性曲線以及喘振裕度；?

(5)變化飛行迎角，計算得到飛行迎角與喘振裕度的關(guān)系曲線，根據(jù)最低喘振裕度標準得到飛機飛行所允許的極限迎角；?

(6)根據(jù)中國民航《航空發(fā)動機適航規(guī)定》中關(guān)于航空發(fā)動機失速/喘振的基本要求，發(fā)展不同飛行迎角下發(fā)動機失速/喘振的適航審定方法，制定適航審定程序，給出適航審定流程圖(圖3)。?

所述步驟(1)的計算方案中，選取多個飛行迎角和發(fā)動機轉(zhuǎn)速。?

所述步驟(1)的計算方案中，總壓云圖的位置取在壓氣機上游80mm處。?

所述步驟(2)的AP為畸變范圍，即畸變區(qū)所占面積與壓氣機進氣面積之比。?

所述步驟(2)的計算方案中，畸變板前增加一段長度為3倍發(fā)動機進口直徑的通道。?

所述步驟(2)的總壓云圖對比方案中，只需對比兩種情況產(chǎn)生的畸變范圍大小，即高低壓區(qū)的分布情況。?

所述步驟(3)的畸變度PP具體定義如式(1)所示：?