航空發(fā)動機燃油管路熱防護研究.pdf

1、當代燃氣渦輪發(fā)動機中，燃油經(jīng)常被用于冷卻飛機其它子系統(tǒng)，其進入噴嘴前的溫度已高達100～140℃，且隨著航空發(fā)動機的不斷發(fā)展，擴壓器出口氣流溫度的不斷提高，對管路中的煤油加熱效應愈加突出，致使燃油在管路內(nèi)產(chǎn)生結焦，危害發(fā)動機正常工作，因此，對發(fā)動機燃油管路開展系統(tǒng)的熱防護研究意義重大。本文以航空發(fā)動機燃油管路熱防護為背景，主要針對燃油管路簡化模型就無熱防護及管外裹纏隔熱層和管外設置隔熱屏的熱防護手段開展數(shù)值模擬和實驗研究，分析不同工況條

2、件下燃油溫升規(guī)律及其對熱防護的影響，并對比各熱防護手段特性，為發(fā)動機燃油管路熱防護設計提供技術支持。
　　本文首先介紹了所采用的數(shù)值模擬研究方法，并在此基礎上開展了無熱防護時單油路管路及簡化燃油管路的數(shù)值模擬計算，結果表明：管路內(nèi)燃油溫度隨其駐留時間的增加而增加，如不采取有效的熱防護措施，管路壁面溫度將高于設計值，管路內(nèi)部勢必會不同程度的產(chǎn)生結焦現(xiàn)象。然后，針對管外裹纏隔熱材料及管外設置隔熱屏的熱防護措施開展了數(shù)值模擬研究，分析了

3、燃油流速v f及溫度T f，熱空氣流速va及溫度Ta，煤油管管徑Df，隔熱層厚度h等參數(shù)變化對燃油管內(nèi)壁面最高溫度Twi.max，煤油進出口溫升?t，熱流密度q及熱流量Q等的影響規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn)：煤油流速、煤油進口溫度、熱空氣溫度以及隔熱層厚度對隔熱效果影響較大，而管徑及熱空氣流速影響相對較小。其中，煤油管內(nèi)壁溫度及煤油溫升均隨煤油流速的增大而減小，隨熱空氣溫度的增加而增加。在流速較低時，煤油進口溫度的增加會使溫升有所降低，而在高流速下這

4、種效應不明顯。相同隔熱層厚度時，空氣隔熱屏的隔熱效果優(yōu)于裹纏隔熱材料時的效果。最后，針對各熱防護措施進行試驗研究，獲得試驗條件下的燃油管路溫升規(guī)律，分析不同熱防護措施特性。試驗研究發(fā)現(xiàn)：在所選工況條件下，計算結果與實驗結果顯示出了相同規(guī)律。隔熱纖維材料隔熱效果從優(yōu)到劣依次為硅酸鋁纖維布、高硅氧玻璃纖維布、玄武巖纖維布，實驗工況下，三種隔熱材料均使壁面溫度低于設計值。對于隔熱屏熱防護措施，當空氣層較薄時，其隔熱效果劣于裹纏相同厚度纖維層，