空氣循環(huán)系統(tǒng)中動力渦輪性能分析.pdf

1、傳統(tǒng)的飛機環(huán)境控制系統(tǒng)需要大量發(fā)動機壓氣機引氣來實現(xiàn)座艙增壓并帶走熱載荷，對發(fā)動機性能存在影響。為得到限定流量和合適溫度的座艙供氣，引氣系統(tǒng)中設(shè)置預(yù)冷器、絕對壓力調(diào)節(jié)器等部件，將高溫高壓的發(fā)動機壓氣機引氣進行降溫、降壓處理，造成發(fā)動機壓氣機引氣的能量極大浪費，發(fā)動機有效功率沒有得到充分使用。達到座艙要求條件下，減少發(fā)動機壓氣機引氣量是目前研究的熱點。本文針對MA700民用飛機提出一種用動力渦輪驅(qū)動的空氣循環(huán)系統(tǒng)。將高溫高壓引氣直接引入動

2、力渦輪膨脹做功，可以將發(fā)動機壓氣機引氣的能量得到最大限度利用，同時可以取消預(yù)冷器、絕對壓力調(diào)節(jié)器等附件減小系統(tǒng)質(zhì)量。本文中，動力渦輪的結(jié)構(gòu)特點是具有可調(diào)節(jié)噴嘴環(huán)，可以根據(jù)環(huán)控系統(tǒng)中壓氣機功率需求改變噴嘴環(huán)開度控制引氣量。主要涉及以下幾方面研究：
　　1）根據(jù)MA700飛機發(fā)動機壓氣機引氣參數(shù)，計算出飛行剖面內(nèi)使用動力渦輪驅(qū)動空氣循環(huán)系統(tǒng)時需要的發(fā)動機壓氣機引氣量。根據(jù)計算結(jié)果選取設(shè)計、優(yōu)化狀態(tài)。在地面狀態(tài)，環(huán)境溫度高，座艙熱負荷大

3、；沖壓空氣溫度高，換熱器效率低；動力渦輪膨脹比小，需要引氣量大。選取飛機地面狀態(tài)發(fā)動機壓氣機引氣參數(shù)設(shè)計動力渦輪。在飛行剖面內(nèi)巡航時間最長，選取飛機巡航狀態(tài)發(fā)動機壓氣機引氣參數(shù)優(yōu)化動力渦輪。在巡航高度對動力渦輪轉(zhuǎn)速、葉輪葉片數(shù)、葉輪葉型三方面進行優(yōu)化。優(yōu)化目標(biāo)是提高動力渦輪在噴嘴環(huán)開度為+3°，0°，-3°，-6°時的綜合性能。
　　2）對優(yōu)化得到的動力渦輪進行性能分析：在相同工作條件下對比優(yōu)化前后渦輪流場，對比不同噴嘴環(huán)開度時渦