喷气发动机技术的研究与改进

第３４卷第２期　２００８年６月　航空发动机　

Ａｅｒｏｅｎｇｉｎｅ　Ｖｏ１．３４　Ｎｏ．２　Ｊｕｎ．２０ｏ８　

张怀安，张冬梅，薛艳，张庆森　

（空军油料研究所，北京１０００７６）　

摘要：利用ＨｉＲｅ＇ＩＳ试验机…模拟发动机燃油系统，对喷气燃料沉积物的生成进行了研究。试验结果表明：加　

入自行研制的高热安定性添加剂，可有效提高喷气燃料的热氧化安定性；使用提高热氧化安定性的喷气燃料　可以显著减少燃油系统沉积物的生成，从而延长发动机的使用寿命。　关键词：ＨｉＲｅ＇ＩＳ；喷气燃料；热氧化安定性；沉积物；航空发动机；燃油系统　

Ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　Ｔｈｅｒｍａｌ　Ｏｘｉｄｉｚａｔｉｏｎ　Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　Ｊｅｔ　Ｆｕｅｌ　ｏｎ　Ｄｅｐｏｓｉｔ　Ｆｏｒｍｉｎｇ　

ｆｏｒ　Ａｅｒｏｅｎｇｉｎｅ　Ｆｕｅｌ　Ｓｙｓｔｅｍ　

ＺＨＡＮＧ　Ｈｕａｉ—ａｎ，ＺＨＡＮＧ　Ｄｏｎｇ—ｍｅｉ，ＸＵＥ　Ｙａｎ，ＺＨＡＮＧ　Ｑｉｎｇ—ｓｅｎ　

【Ａｉｒ　Ｆｏｒｃｅ　Ｏｉｌ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ。Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００７６，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｄｅｐｏｓｉｔｆｏｒｍｉｎｇ　ｏｆｔｋ２ｔｆｕｅｔ　ｗａｓ　ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ　ｂｙ　ｓｉｍｕｌａｔｉｎｇ　ａｅｒｏｅｎｇｉｎｅｆｕｅｌ　ｓｙｓｔｅｍ　ｗｉｔｈ肌Ｒｅ７　．Ｔｈｅ　ｔｅｓｔ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｔｈｅｒｍａｌ　ｏｘｉｄｉｚａｔｉｏｎ　ｓｔａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆｔｈｅｊｅｔｆｕｅｌ　ｃａｎ　ｂｅ　ｉｍｐｒｏｖｅｄ　ｅｆｅｃｔｉｖｅｌｙ　ｂｙ　ａｄｄｉｎｇ　ｔｈｅ　ｈｉｇｈ　ｔｈｅｒ－　ｒｅａｌ　ｓｔａｂｉｌｉｔｙ　ｄｏｐｅ　ｏｆｉｎｔｅｒｎａｌ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｒｔｔ．Ｔｈｅｊｅｔｆｕｅｌ　ｍｈｆｃ　ｃａｎ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｔｈｅｒｍａｌ　ｏｘｉｄｉｚａｔｉｏｎ　ｓｔａｂｉｌｉｔｙ　ｒｅｄｕ，ｃｅ￥ｔｈｅ　ｄｅ－　ｐｏｓｉｔｆｏｒｍｉｎｇｆｏｒｆｕｅｌ　ｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｕｓ　ｔｈｅ　ａｅｒｏｅｎｇｉｎｅ　ｓｅｒｖｉｃｅ　ｌｉｆｅ　ｉｓ　ｅｘｔｅｎｄｅｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ＨｉＲｅＴＳ；ｊｅｔ　ｆｕｅｌ；ｔｈｅｒｍａｌ　ｏｘｉｄｉｚａｔｉｏｎ　ｓｔａｂｉｌｉｔｙ；ｄｅｐｏｓｉｔ　ｆｏｒｍｉｎｇ；ａｅｒｏｅｎｇｉｎｅ；ｆｕｅｌ　ｓｙｓｔｅｍ　

基于CFX的微型喷气发动机燃烧室流态研究

作者：黄悦 于军力 王炫

来源：《科技资讯》 2014年第14期

黄悦 于军力 王炫

(中国民航大学航空工程学院 天津 300300)

摘 要:10 cm量级的微型喷气发动机具有广泛的应用前景。紧凑的结构使其燃烧室中回流区的形成及冷却气的混合距离有限,导致燃烧室出口温度过高。基于ANSYS/CFX程序平台,对一种直流环形燃烧室的流态进行了数值模拟。通过对流场结构的分析,讨论了射流孔的不同流量分布对回流区和混合区的影响,并研究了燃烧室入口不同流量对射流孔流量分布的影响。结果表明,数值模拟能反映出燃烧室流态的变化,对微型喷气发动机燃烧室的结构设计具有重要的工程应用价值。

关键词:数值模拟 微型涡喷发动机 环形燃烧室

中图分类号:TG659

文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2014)05(b)-0100-03

10 cm量级的微型喷气发动机具有结构简单、成本低廉的优点[1],在一些特殊领域作为动力装置有着广泛的应用前景[2]。由于发动机结构的紧凑导致燃烧室空间窄小,如何在有限的空间中保证燃烧稳定并且有效的进行冷气掺混以降低燃烧室出口温度,成为这类发动机研究的关键问题,要解决此问题必须在燃烧室中建立适合小尺寸燃烧室结构的流态[3]。对于大型发动机燃烧室的一些结构并不适用小型发动机燃烧室,如通常采用的旋流器与射流孔共同形成回流区来保证燃烧稳定,但在小发动机燃烧室中一般不用旋流器,而是以射流形式形成回流区[4]。此外,大型发动机上的压力喷油嘴在小型发动机上也难以实现,小型发动机多采用蒸发管形式的喷油嘴。基于小型发动机的自身特点,导致其燃烧室的设计出现多种样式,从国内外的报道中可看出燃烧室的结构比较多样[5]。各种结构都有各自的优点,如何选取一种性能较佳的燃烧室,只能综合分析其结构特点对流场的影响,然后确定不同参数的影响以改进设计[6]。

——综合评述　２００７年纪代Ｉ２５织校　第４期　

喷气射流引纬技术的国内外研究现状　

陈亚威，沈毅　（浙江理工大学现代纺织技术装备重点实验室，杭州３１００１８）　摘要：介绍了当今国内外喷气织机的发展现状以及喷气射流引纬技术在主喷嘴、辅助喷嘴、气流对纱　线作用领域的研究情况，综述并提出了射流引纬技术的研究内容与研究方向。　关键词：喷气织机；喷嘴；喷射引纬技术　中图分类号：ＴＳ１０５．４　文献标识码：Ａ文章编号：１００９—２６５Ｘ（２００７）０４—００４３—０３　喷气引纬是借助喷嘴高速气流的推力作用，把　具有一定质量、处于静止状态的纬纱迅速加速，纬　纱在气流场的输送作用下飞越梭口。自２０世纪７０　年代喷气织机开始应用于生产实践以来，喷气织机　利用喷射气流的引纬方式，克服了投梭机构难以克　服的惯性，使得织机的生产率得以大幅度地提高。　喷气织机以其独特的引纬方式在同类的无梭织机中　独占鳌头，在不断改进日益完善的发展过程中，受　到了人们的欢迎。国外先进的喷气织机采用了大量　先进的控制技术，使喷气织机性能大大提高。目　前，国内外综合性研究主要集中在扩大织造范围、　提高织物品质、降低能耗、提高速度等领域。　在国际市场上，喷气织机的技术发展较快，而　我国国内的技术主要停留在８０年代引进的日本津　田驹ＺＡ２０３型制造技术和９０年代引进的津田驹　ＺＡ２０５型、丰田ＪＡＴ６００型制造技术上，与国外一　些著名厂家如：日本Ｔｓｕｄａｋｏｍａ（津田驹）公司、　Ｔｏｙｏｔａ（丰田）公司、意大利Ｐｒｏｍａｔｅｃｈ公司、比利　时Ｐｉｃａｎｏｌ公司的技术差距很大，国内喷气织机主　要部件依然依赖进口。据海关统计，２００２年国内　进口喷气织机１４９６３台，用汇４．９８亿美元，２００３　年又进口１．５万台。到目前为止，依赖进口的势头　依然不减，据不完全统计，２００５年进口的喷气织　机的用汇总额仍是国产织机金额的数倍。　综观国内外态势，对国产喷气织机性能的改进　刻不容缓，国产机型在引纬工艺中纬纱张力不均匀　以及所承受的摩擦力大，毛羽增加，断头增多，造　成效率低。所以，对主喷嘴、辅助喷嘴结构特性的　改进，探究流场中气流的分布规律是优化引纬工　收稿日期：２００６—０７—０７　作者简介：陈亚威（１９８１一　），男，辽宁抚顺人，硕士研　究生，主要从事喷气喷嘴流场分布理论与测试的研究。　艺、提高喷气织机效率的一个关键。　１国内外研究现状　喷气引纬原理早在１９１４年就由Ｊ．Ｂｒｏｏｋ申请了　专利，但喷气引纬技术的重大突破发生在一批专利　逐步进入实用阶段后，它们包括捷克的组合管道　片、荷兰的Ｔｅｓｔｒａｋｅ辅助喷嘴和美国的Ｂａｌｌｏｗ异型　筘等。自从２０世纪３０年代起，喷气引纬的研究工　作即已开始，直到１９４９年捷克斯洛伐克首先制成　了Ｐ４５型喷气织机，１９５２年瑞典生产出Ｍａｘｂｏ型喷　气织机，１９５６年采用组合式管道片抑制气流扩散，　使喷气引纬的发展进入一个新的阶段。为了加大幅　宽，使织机在低速运转的条件下，达到高产的目的，　带有多喷嘴或接力辅助喷嘴的喷气织机随即问世。　目前国内外的研究工作主要集中在３个领域：　即主喷嘴射流形成及流场分布、辅助喷嘴及合成气　流的研究、气流对纱线作用。　１．１　主喷嘴射流形成及流场分布的研究　主喷嘴气流的流动性质这一概念主要是基于主　喷嘴、辅助喷嘴，辅以异型筘引纬方式在引纬过程　中使纬纱加速到一定的速度而提出的。对目前主喷　嘴的设计而言，应尽量使得喷嘴内部的气流稳定　（即层流化），气流速度能够稳定地增加到音速。由　于国产喷嘴技术性能和使用性能均落后于国外产　品，无法取代进口，故喷嘴的研制一直是制约国内　喷气织机技术水平提高的难题之一。国内外的研究　者们对主喷嘴气流特性的研究主要集中在如下几个　方面：　１．１．１实验台的组建　早期的研究工作集中在喷气织机引纬系统的数　据自动采集以及气流、纱线速度的测试方面。　Ａｄａｎｕｒ＿１　Ｊ和Ｍｏｈａｍｅｄ利用一个喷气织机射流引纬过　程中的自动化数据采集模型，初步实现了喷气织机　・４３　・

涡扇喷气发动机反推装置的替换方案研究

【摘要】涡扇喷气发动机反推装置在飞机降落着陆和中止起飞中对减小滑跑距离起着很重要的作用，但是反推装置对发动机性能和重量等存在一定的局限性，同时反推装置的维修成本也比较高。本文提出了一种替换发动机反推装置的更改方案，并利用Matlab中的Simulink模块进行模拟仿真，从起降滑跑长度和经济性进行分析，证明了方案的可行性。

【关键词】发动机反推；建模仿真；滑跑距离

1发动机反推介绍

飞机的减速系统在飞机起飞和着陆过程起着极其重要的作用，目前大型涡扇喷气飞机上的减速装置主要是轮胎刹车、气动减速和发动机反推。其中在正常天气条件下，轮胎刹车、气动减速都能基本满足要求。但是在湿滑跑道条件下，地面与轮胎摩擦系数减小，反推的作用就显得尤为明显。为了满足目前适航条款中对飞机起降滑跑长度、中止起飞（RTO）都有明确要求，因此几乎所有的民用大型涡扇喷气飞机的发动机都安装有反推。

2发动机反推利弊分析

事实上，发动机反推在干燥跑道情况下对缩短滑跑距离的贡献不大，但是在湿滑跑道上，对滑跑距离的影响极其明显。因此飞行员可以根据跑道情况来选择是否使用反推。

虽然发动机反推用来作为一种飞机减速的有效手段，但是它对发动机的安装和性能带来局限性，同时还会影响短舱的设计、发动机巡航性能、维修成本、可靠性等。

反推作为发动机的附属设备，其功能单一，仅在飞机滑跑减速时使用，由于使用时气流的向前喷出，会产生噪音和卷起跑道异物，潜在安全隐患。2000年的法航“协和”号空难事故经调查就是由4分钟前起飞的一架DC10飞机反推上脱落的一个钛合金零件刺穿其轮胎引起的。

因此，虽然反推能缩短滑跑距离，并且在湿滑跑道上的作用明显，但由于其结构复杂，影响发动机重量和使用效率、增加飞机维修成本和低可靠性，因此很多航空公司和航空制造商正在考虑取消发动机反推，以A380为例，4个发动机中仅有内侧两个发动机安装了发动机反推。