發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)口支板防冰加熱功率分布特性研究.pdf

1、飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)口支板是航空發(fā)動(dòng)機(jī)重要的進(jìn)氣部件，在一定的氣象條件下很容易發(fā)生結(jié)冰現(xiàn)象，結(jié)冰會(huì)減小發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣流量，降低發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行效率，嚴(yán)重危害飛機(jī)飛行安全，因此針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)口支板而開展的結(jié)冰和防冰研究是十分必要的。
　　目前對(duì)防冰熱載荷的預(yù)測(cè)通常是采用防冰表面溫度均勻分布的方法進(jìn)行的，計(jì)算所得的防冰熱載荷往往偏大。為了減小防冰總的熱負(fù)荷，需要對(duì)防冰部件的防護(hù)區(qū)域和加熱功率分布特性進(jìn)行研究。本文針對(duì)某型發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)口支板設(shè)計(jì)了適用于復(fù)合

2、材料的電加熱防冰系統(tǒng)，并對(duì)其防冰加熱功率分布規(guī)律進(jìn)行了研究，主要工作內(nèi)容有以下幾方面：
　　1）對(duì)飛機(jī)結(jié)冰的危害和防護(hù)方法進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹，總結(jié)了國(guó)內(nèi)外防/除冰問題的研究進(jìn)展和研究方法，并重點(diǎn)分析了飛機(jī)復(fù)合材料部件電熱防冰系統(tǒng)的特點(diǎn)和研究現(xiàn)狀，指出了對(duì)復(fù)合材料部件電熱防冰系統(tǒng)加熱功率分布優(yōu)化研究的必要性。
　　2）總結(jié)國(guó)內(nèi)外冰風(fēng)洞的特點(diǎn)，對(duì)本實(shí)驗(yàn)室的小型引射式結(jié)冰風(fēng)洞的風(fēng)道系統(tǒng)、噴霧系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等做簡(jiǎn)單介紹，并對(duì)結(jié)冰風(fēng)洞的液

3、態(tài)水含量、水滴平均直徑和試驗(yàn)段風(fēng)速等結(jié)冰氣象參數(shù)進(jìn)行了標(biāo)定，為開展后續(xù)的冰風(fēng)洞試驗(yàn)奠定了基礎(chǔ)。
　　3）針對(duì)某型發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)口支板設(shè)計(jì)了適用于復(fù)合材料的電加熱防冰系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用均勻熱流密度的電加熱結(jié)構(gòu)，并制作了冰風(fēng)洞試驗(yàn)件；試驗(yàn)測(cè)定了來流風(fēng)速30-60m/s條件下進(jìn)口支板表面局部對(duì)流換熱系數(shù)分布；并進(jìn)行了來流風(fēng)速30-50m/s，平均水滴粒徑為40μm，液態(tài)水含量0.58g/m3工況條件下的支板表面結(jié)冰試驗(yàn)。不同工況下的試驗(yàn)結(jié)果與數(shù)

4、值模擬計(jì)算的結(jié)果基本相符，驗(yàn)證了數(shù)值計(jì)算結(jié)果的合理性。
　　4）在經(jīng)典Messinger模型的基礎(chǔ)上，加入了對(duì)水膜流動(dòng)和蒙皮導(dǎo)熱的考慮，建立了新的數(shù)學(xué)模型，以此計(jì)算不同結(jié)冰氣象條件下的防冰熱載荷，并采用遺傳算法對(duì)某型發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)口支板電加熱防冰系統(tǒng)進(jìn)行了以最小加熱總功率為目的的優(yōu)化計(jì)算，得到不同工況最小加熱總功率情況下的支板表面水膜、熱流密度和溫度分布情況。
　　5）為了驗(yàn)證數(shù)值計(jì)算的優(yōu)化結(jié)果，對(duì)防護(hù)區(qū)域采用分區(qū)加熱的結(jié)構(gòu)，重新