基于渦輪內增燃的航空發(fā)動機熱力性能及燃燒機理研究.pdf

1、為了滿足當代軍事和民用航空發(fā)動機的高推重比，低燃油消耗率，低污染，節(jié)能高效以及拓寬穩(wěn)定工作范圍的需求，利用延續(xù)至渦輪內的高溫高壓燃氣再次燃燒，提高熱力循環(huán)性能，即渦輪內增燃技術——在渦輪內增加燃燒室，噴油再次燃燒，從而提高熱力循環(huán)性能，成為航空動力領域內挑戰(zhàn)性極強的熱點研究課題。
　　在渦輪內增燃技術進行工程研究和工程應用之前，要量化渦輪內增燃技術改善和提升傳統(tǒng)航空發(fā)動機各項總體性能的效果，進行基于渦輪內增燃技術的航空發(fā)動機總體熱

2、力循環(huán)性能計算的理論分析。對傳統(tǒng)航空發(fā)動機各部件的數學模型進行修正，以達到一定程度的改進；對渦輪內增燃進行物理闡述及數學模型建立。主要結論有：1、改進后的數學模型在適用性、精確性上具有一定的保障性和優(yōu)越性；2、在高壓渦輪處或高低壓渦輪內共同應用渦輪內增燃技術，航空發(fā)動機總推力與熱效率均有所提升，單位推力燃油效率的增加量可忽略不計；3、通過航空發(fā)動機相關參數的變化對總體熱力性能的影響分析，得出在高壓渦輪或高低壓渦輪內共同應用渦輪內增燃技術

3、，可拓寬航空發(fā)動機的穩(wěn)定工作范圍。
　　針對基于渦輪內增燃技術的航空發(fā)動機總體熱力循環(huán)性能計算的理論分析，揭示了渦輪內增燃技術具有對傳統(tǒng)航空發(fā)動機的推力、單位燃油消耗率以及熱效率等總體性能參數改善與提升的特點與優(yōu)點；為了在工程上使渦輪內增燃技術應用于航空發(fā)動機內，探索了一種新穎渦輪內燃燒結構—射流渦流燃燒結構的燃燒組織機理，以數值模擬研究為基礎，并進行試驗研究的驗證。主要結論有：1、與傳統(tǒng)駐渦燃燒結構相比，射流渦流燃燒結構方案的工

4、程應用具有可行性；2、基于雙效主動控制機理的射流渦流燃燒結構方案促進穩(wěn)焰回流區(qū)的形成與穩(wěn)定；強化主流燃氣和燃燒中間產物的摻混；促使均勻的溫度分布；3、射流渦流方案應用于渦輪轉子內，驗證了渦輪內增燃技術可實現(xiàn)渦輪內等溫燃燒的可行性；且不會對原有渦輪轉子的做功能力和做功效果造成十分明顯的影響。在射流渦流燃燒結構方案的驗證性試驗方面，得出結論：1、驗證了本文提出的“二次流雙效主動控制機理”的設想與設計；射流渦流燃燒室能夠在較寬的流速范圍內穩(wěn)定

5、的組織燃燒；2、試驗值和模擬值具有較好的吻合性。
　　在應用改進與修正的航空發(fā)動機基元部件數學模型以及建立的渦輪內燃燒結構數學模型的前提下，通過基于渦輪內增燃的航空發(fā)動機總體熱力循環(huán)性能分析，得出渦輪內增燃技術（在高壓渦輪處或在高低壓渦輪內共同應用渦輪內增燃技術）提升與改善了傳統(tǒng)航空發(fā)動機總體熱力性能（總推力、單位燃油消耗率和熱效率）；提出了基于二次射流新結構方案的雙效主動控制機理，促進火焰穩(wěn)定、強化摻混強度以及促使均勻溫度分布；