航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃油管路熱防護(hù)研究.pdf

1、當(dāng)代燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中，燃油經(jīng)常被用于冷卻飛機(jī)其它子系統(tǒng)，其進(jìn)入噴嘴前的溫度已高達(dá)100～140℃，且隨著航空發(fā)動(dòng)機(jī)的不斷發(fā)展，擴(kuò)壓器出口氣流溫度的不斷提高，對(duì)管路中的煤油加熱效應(yīng)愈加突出，致使燃油在管路內(nèi)產(chǎn)生結(jié)焦，危害發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作，因此，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃油管路開(kāi)展系統(tǒng)的熱防護(hù)研究意義重大。本文以航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃油管路熱防護(hù)為背景，主要針對(duì)燃油管路簡(jiǎn)化模型就無(wú)熱防護(hù)及管外裹纏隔熱層和管外設(shè)置隔熱屏的熱防護(hù)手段開(kāi)展數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究，分析不同工況條

2、件下燃油溫升規(guī)律及其對(duì)熱防護(hù)的影響，并對(duì)比各熱防護(hù)手段特性，為發(fā)動(dòng)機(jī)燃油管路熱防護(hù)設(shè)計(jì)提供技術(shù)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(chǔ)上開(kāi)展了無(wú)熱防護(hù)時(shí)單油路管路及簡(jiǎn)化燃油管路的數(shù)值模擬計(jì)算，結(jié)果表明：管路內(nèi)燃油溫度隨其駐留時(shí)間的增加而增加，如不采取有效的熱防護(hù)措施，管路壁面溫度將高于設(shè)計(jì)值，管路內(nèi)部勢(shì)必會(huì)不同程度的產(chǎn)生結(jié)焦現(xiàn)象。然后，針對(duì)管外裹纏隔熱材料及管外設(shè)置隔熱屏的熱防護(hù)措施開(kāi)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(duì)燃油管內(nèi)壁面最高溫度Twi.max，煤油進(jìn)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(jìn)口溫度、熱空氣溫度以及隔熱層厚度對(duì)隔熱效果影響較大，而管徑及熱空氣流速影響相對(duì)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(shí)，煤油進(jìn)口溫度的增加會(huì)使溫升有所降低，而在高流速下這

4、種效應(yīng)不明顯。相同隔熱層厚度時(shí)，空氣隔熱屏的隔熱效果優(yōu)于裹纏隔熱材料時(shí)的效果。最后，針對(duì)各熱防護(hù)措施進(jìn)行試驗(yàn)研究，獲得試驗(yàn)條件下的燃油管路溫升規(guī)律，分析不同熱防護(hù)措施特性。試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)：在所選工況條件下，計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)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(shí)驗(yàn)工況下，三種隔熱材料均使壁面溫度低于設(shè)計(jì)值。對(duì)于隔熱屏熱防護(hù)措施，當(dāng)空氣層較薄時(shí)，其隔熱效果劣于裹纏相同厚度纖維層，