雙燃燒室沖壓發(fā)動機沖壓空氣渦輪泵供應(yīng)系統(tǒng)方案研究.pdf

1、隨著超燃沖壓發(fā)動機關(guān)鍵技術(shù)的全面突破，超燃沖壓發(fā)動機正從地面實驗向飛行演示驗證、工程應(yīng)用的方向發(fā)展。燃料供應(yīng)系統(tǒng)的研究對促進超燃沖壓發(fā)動機系統(tǒng)工程化具有重要的理論與實際應(yīng)用價值，對發(fā)動機系統(tǒng)的工程化進程具有十分重要的推動意義。為了把以沖壓空氣為動力的渦輪泵供應(yīng)系統(tǒng)從亞燃沖壓發(fā)動機拓展應(yīng)用至超燃沖壓發(fā)動機，本文基于工作馬赫數(shù)寬（3.5~5.5）的雙燃燒室沖壓發(fā)動機（DCR），設(shè)計了與其飛行范圍相匹配的沖壓空氣渦輪泵燃料供應(yīng)系統(tǒng)。
　

2、　對供應(yīng)系統(tǒng)的渦輪泵選型、系統(tǒng)的調(diào)控策略、取氣/排氣方案進行了初步設(shè)計。同時，建立了供應(yīng)系統(tǒng)的靜態(tài)模型，通過系統(tǒng)壓力、流量、功率平衡組成非線性方程組，使用牛頓迭代法對非線性方程組進行數(shù)值求解，得到了沖壓空氣渦輪泵供應(yīng)系統(tǒng)在不同工況下的靜態(tài)特性。最后，分析了飛行Ma數(shù)范圍在3.5?5.5下渦輪泵的性能和調(diào)節(jié)的變化規(guī)律。結(jié)果表明，渦輪所需的空氣流量約占DCR發(fā)動機捕獲空氣總流量的3％，取氣方案對發(fā)動機氣動性能影響不大；離心泵的特性參數(shù)相對穩(wěn)

3、定，可以一直處于高效率工況下工作，但系統(tǒng)對增壓后的燃料利用不足，造成渦輪功率利用率較低。
　　使用常溫氮氣對渦輪泵組件進行了渦輪出口憋壓、敞口實驗。通過對渦輪出口憋壓的試驗結(jié)果進行分析，渦輪入口壓力跟功率具有較好的線性關(guān)系。對切線泵參數(shù)進行相似性分析，并在相似準(zhǔn)則的基礎(chǔ)上添加了修正項。結(jié)果表明，負載相同的切線泵揚程、體積流量、功率在修正后的相似準(zhǔn)則吻合較好。
　　使用Simulink搭建了供應(yīng)系統(tǒng)仿真模塊，對DCR發(fā)動機起動

4、、分流閥調(diào)控過程的動態(tài)特性進行了分析。結(jié)果表明，DCR發(fā)動機進氣道建壓階段，供應(yīng)系統(tǒng)的空氣流量、渦輪泵轉(zhuǎn)矩變化十分劇烈，泵的轉(zhuǎn)速、增壓逐漸增長；亞燃室點火對系統(tǒng)的特性參數(shù)影響不明顯；起動階段前期，燃燒室壓力明顯大于噴注器的噴前壓力，造成約0.8s的“壅塞”現(xiàn)象。燃料供應(yīng)系統(tǒng)對氣路分流閥的閥門開度變化十分敏感，渦輪的空氣流量隨閥門開度變化較劇烈，變化過程存在一定的滯后性；切線泵的參數(shù)變化比較平緩，同時變化過程較長，不能在較短時間內(nèi)達到穩(wěn)定