雙燃燒室沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)沖壓空氣渦輪泵供應(yīng)系統(tǒng)方案研究.pdf

1、隨著超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵技術(shù)的全面突破，超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)正從地面實(shí)驗(yàn)向飛行演示驗(yàn)證、工程應(yīng)用的方向發(fā)展。燃料供應(yīng)系統(tǒng)的研究對(duì)促進(jìn)超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)工程化具有重要的理論與實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的工程化進(jìn)程具有十分重要的推動(dòng)意義。為了把以沖壓空氣為動(dòng)力的渦輪泵供應(yīng)系統(tǒng)從亞燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)拓展應(yīng)用至超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)，本文基于工作馬赫數(shù)寬（3.5~5.5）的雙燃燒室沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)（DCR），設(shè)計(jì)了與其飛行范圍相匹配的沖壓空氣渦輪泵燃料供應(yīng)系統(tǒng)。
　

2、　對(duì)供應(yīng)系統(tǒng)的渦輪泵選型、系統(tǒng)的調(diào)控策略、取氣/排氣方案進(jìn)行了初步設(shè)計(jì)。同時(shí)，建立了供應(yīng)系統(tǒng)的靜態(tài)模型，通過(guò)系統(tǒng)壓力、流量、功率平衡組成非線(xiàn)性方程組，使用牛頓迭代法對(duì)非線(xiàn)性方程組進(jìn)行數(shù)值求解，得到了沖壓空氣渦輪泵供應(yīng)系統(tǒng)在不同工況下的靜態(tài)特性。最后，分析了飛行Ma數(shù)范圍在3.5?5.5下渦輪泵的性能和調(diào)節(jié)的變化規(guī)律。結(jié)果表明，渦輪所需的空氣流量約占DCR發(fā)動(dòng)機(jī)捕獲空氣總流量的3％，取氣方案對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)氣動(dòng)性能影響不大；離心泵的特性參數(shù)相對(duì)穩(wěn)

3、定，可以一直處于高效率工況下工作，但系統(tǒng)對(duì)增壓后的燃料利用不足，造成渦輪功率利用率較低。
　　使用常溫氮?dú)鈱?duì)渦輪泵組件進(jìn)行了渦輪出口憋壓、敞口實(shí)驗(yàn)。通過(guò)對(duì)渦輪出口憋壓的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，渦輪入口壓力跟功率具有較好的線(xiàn)性關(guān)系。對(duì)切線(xiàn)泵參數(shù)進(jìn)行相似性分析，并在相似準(zhǔn)則的基礎(chǔ)上添加了修正項(xiàng)。結(jié)果表明，負(fù)載相同的切線(xiàn)泵揚(yáng)程、體積流量、功率在修正后的相似準(zhǔn)則吻合較好。
　　使用Simulink搭建了供應(yīng)系統(tǒng)仿真模塊，對(duì)DCR發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)

4、、分流閥調(diào)控過(guò)程的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，DCR發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道建壓階段，供應(yīng)系統(tǒng)的空氣流量、渦輪泵轉(zhuǎn)矩變化十分劇烈，泵的轉(zhuǎn)速、增壓逐漸增長(zhǎng)；亞燃室點(diǎn)火對(duì)系統(tǒng)的特性參數(shù)影響不明顯；起動(dòng)階段前期，燃燒室壓力明顯大于噴注器的噴前壓力，造成約0.8s的“壅塞”現(xiàn)象。燃料供應(yīng)系統(tǒng)對(duì)氣路分流閥的閥門(mén)開(kāi)度變化十分敏感，渦輪的空氣流量隨閥門(mén)開(kāi)度變化較劇烈，變化過(guò)程存在一定的滯后性；切線(xiàn)泵的參數(shù)變化比較平緩，同時(shí)變化過(guò)程較長(zhǎng)，不能在較短時(shí)間內(nèi)達(dá)到穩(wěn)定