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涡轴发动机高空模拟小偏差性能修正技术研究

作　者: 赵飞
导　师: 周文祥
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 航空宇航推进理论与工程
关键词: 涡轴发动机 高空环境模拟小偏差 性能修正 参数换算 线性拟合
分类号: V235.12
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 6次
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内容摘要


由于试验设备和操作人员的原因，涡轴发动机在高空模拟试验时不可避免地会出现环境模拟小偏差，由于涡轴发动机特殊的结构和工作特性使得传统的相似换算公式不再适用，故需要研究高空模拟小偏差下涡轴发动机的性能修正方法。首先，采用变比热法建立了某型涡轴发动机部件级非线性数学模型，并利用试车数据对模型进行了修正，结果表明，修正后涡轴发动机数学模型在地面状态下主要参数仿真误差小于1%，证明所建模型的有效性。其次，借助于涡轴发动机部件级仿真模型研究了进气总压、进气总温以及出口背压等环境参数模拟小偏差对涡轴发动机性能的影响，包括单个参数小偏差、两个参数组合偏差以及三个参数组合偏差对发动机性能参数的影响，仿真结果表明，在保持燃气涡轮转速不变的前提下，发动机主要性能参数的变化量与小偏差的变化量呈良好的线性变化规律，且发动机性能参数的变化量与小偏差的变化量满足线性叠加原理。最后，在分析环境模拟小偏差对涡轴发动机性能参数影响机理的基础上，提出了以环境偏差量为自变量、发动机性能参数变化量为因变量的线性矩阵修正方法。即：根据发动机不同的工作状态，确定一组性能修正矩阵，在此基础上，由实际的环境模拟偏差直接估算性能参数的变化量。经大量的仿真验证以及试验数据对比，以试车核心机换算转速为依据所求取涡轴发动机性能修正矩阵具有较高的性能修正精度。本文所提出的涡轴发动机环境模拟小偏差性能修正方法已在国内涡轴发动机高空模拟试验中得到成功应用。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
注释表  10-11
第一章 绪论  11-17
  1.1 涡轴发动机发展概述  11-14
    1.1.1 国外涡轴发动机发展概况  13-14
    1.1.2 国内涡轴发动机发展概况  14
  1.2 航空发动机高空模拟试验  14-15
  1.3 涡轴发动机性能修正方法  15-16
  1.4 本文的主要内容及章节安排  16-17
第二章 涡轴发动机部件级模型  17-38
  2.1 涡轴发动机气动热力学数学模型  17-28
    2.1.1 建模假设  17-18
    2.1.2 进气道  18
    2.1.3 组合压气机  18-21
    2.1.4 燃烧室  21-22
    2.1.5 燃气涡轮  22-24
    2.1.6 动力涡轮  24-26
    2.1.7 尾喷管  26-28
    2.1.8 放气及引气  28
  2.2 涡轴发动机整机数学模型  28-30
    2.2.1 发动机主要性能参数  28
    2.2.2 稳态仿真算法  28-29
    2.2.3 动态仿真算法  29-30
  2.3 模型精度修正  30-37
    2.3.1 试车数据分析  30
    2.3.2 地面试验点修正  30-35
    2.3.3 高原试验点修正  35-37
  2.4 本章小结  37-38
第三章 高空模拟偏差对涡轴发动机性能的影响  38-61
  3.1 单个参数模拟偏差对涡轴发动机性能的影响  38-54
    3.1.1 进气总压 P0 模拟偏差对涡轴发动机性能的影响  38-45
    3.1.2 进气总温 T0 模拟偏差对涡轴发动机性能的影响  45-49
    3.1.3 出口背压 Ph 模拟偏差对涡轴发动机性能的影响  49-53
    3.1.4 小结  53-54
  3.2 两个参数组合模拟偏差对涡轴发动机性能的影响  54-59
    3.2.1 进气总压 P0 与进气总温 T0 组合模拟偏差对发动机性能的影响  54-55
    3.2.2 进气总压 P0 与出口背压 Ph 组合模拟偏差对发动机性能的影响  55-57
    3.2.3 出口背压 Ph 与进气总温 T0 组合模拟偏差对发动机性能的影响  57-58
    3.2.4 小结  58-59
  3.3 三个参数组合模拟偏差对涡轴发动机性能的影响  59-60
  3.4 本章小结  60-61
第四章 试车环境小偏差下涡轴发动机性能修正  61-75
  4.1 动力涡轮转速n p对发动机性能的影响  61-62
  4.2 高空模拟偏差条件下涡轴发动机性能修正原理  62-63
  4.3 基于燃气涡轮转速ng 的性能修正方法  63-67
    4.3.1 基于仿真燃气涡轮转速ng 1的性能修正方法  63-65
    4.3.2 基于试车燃气涡轮转速ng 2的性能修正方法  65-67
  4.4 基于核心机换算转速ng c的性能修正方法  67-71
  4.5 涡轴发动机性能参数修正方法对比  71-74
    4.5.1 基于相似原理的性能修正方法  71-73
    4.5.2 基于核心机换算转速的性能修正方法  73-74
  4.6 本章小结  74-75
第五章 总结与展望  75-76
  5.1 本文主要工作  75
  5.2 进一步研究方向  75-76
参考文献  76-78
致谢  78-79
在学期间的研究成果及发表的学术论文  79

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中图分类: > 航空、航天 > 航空 > 航空发动机（推进系统） > 空气喷气式发动机 > 燃气涡轮发动机 > 涡轮螺旋桨发动机、涡轮轴发动机
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