Ma0-7组合动力进气道流动特性研究

• 作 者: 顾强
• 出 处: 南京航空航天大学
• 发表日期: 2017年01期
• 关键词: 组合发动机进气道 流动特性 耦合特性 调节方案 模态转换 数值模拟

本文设计并给出了一种Ma0~7组合发动机进气道总体设计方案与调节控制方案,采用数值仿真方法研究了进气道关键型面设计、全速域进气道的流动特性与模态转换过程。首先,设计并给出了一种组合动力进气道总体设计方案,Ma0~7内流道面积比调节范围为:0.69~2,解决了进气道低马赫数条件下起动与高马赫数条件下气流高效压缩之间的矛盾,调节控制方案可行。其次,开展了Ma4~7双模态工作状态进气道型面设计与流动特性分析,给出了进气道型面设计参数,研究结果表明:前体外压缩激波弯曲程度随着马赫数、攻角增大而增强,进气道流场稳定、性能良好。通流状态下,进气道通道出口的马赫数、总压恢复随攻角近似呈线性变化。Ma6.0、0°攻角时,进气道出口的总压恢复系数、马赫数、流量系数分别为0.52、3.02、1,最大抗反压能力为175倍来流静压。随后,开展了Ma2.5~4.0亚燃冲压模态进气道内流道设计与流动特性分析,随着来流马赫数增大进气道流量系数近似线性增加。并给出了加速过程中控制进气道喉道马赫数的型面调节控制原则,依照该调节原则结合流场特性,获得了亚燃模态进气道型面调节控制规律,进气道内流道面积比调节范围为:1.2~2.0;ERJ/DMRJ流道在弱耦合条件下出口参数能够满足燃烧组织要求。临界反压条件下,来流马赫数为Ma2.5、Ma3.2、Ma4.0时,ERJ流道出口总压恢复系数分别为0.641、0.395、0.243。最后,在满足进气道/发动机匹配的原则下,给出了Ma0~2.5涡喷模态进气道的型面调节规律。Ma>1时涡喷流道开度逐渐减小,进气道内流道面积比调节范围为:0.69~1.2;冲压流道与涡喷流道存在较强的耦合关系,通过调节涡喷流道出口与冲压流道出口反压,可以使涡喷流道出口马赫数达到匹配马赫数Ma0.4,同时改善涡喷流道出口性能参数。在Ma0.8、Ma1.5、Ma2.0的匹配点,涡喷流道出口总压恢复系数分别为0.94、0.882、0.775。