航空發動機設計word版(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 5M , 39。5M 39。? , 5M 加力燃燒室 7tT AB? 尾噴管 90/PP(堵塞 ) 或 88/ RAA(不堵 塞 ） 總 數 6 14 159 — 5. 2. 2假設 圖 和圖 示出了所研究的發動機。除了在第四章中闡明的符號和假設意外，在非設計點分析中又作了如下的假設： 在髙壓渦輪的進氣導向器（截面 4)、低壓渦輪的進氣導向 器（截面 4c)和尾噴口（截面 8)處，氣流堵塞 .在本分析中也包 括尾噴口不堵塞的情況 ? 部件的效率和總壓比 39。c?， cH? ， b? ， tH? ， tL? ， AB? ， mL? ， mH? ， mP? ， b? ， M? ， AB? ，n? ， 保持它們的設計值不變 . 引氣和冷卻氣占發動機總的氣流量的百分數不變，功率分 出也不變 .忽略漏氣的影響 . 在熱力方面，假定燃燒室和加力燃燒室的上游和下游的燃 氣是完全氣體 ， t? ,ptC, AB? ,和pABC,不隨油門桿位置變化 ， 但 是 包 括 由于涵道比的變化而引起的 6? 和6pC的變化 ? 尾噴管的出口面積是可以調整的，因此可把壓比 09/PP,設 置在預定值上 . 每個發動機截面的面積為常量，但是截面 8的面積可隨加 力燃燒室位置的不同而變化 . 當與 1比較時 ， 油氣比 （ f和 ABf )可以忽略不計 . 擴壓器的總壓比 d? 可由方程式 (4. 8a)， (4. 8b)和 （ 4. 8c)求 出。 (MFP) 為了給以下的分析鋪平道路以便有效、頻繁地運用以下兩項 技術，有必要對它們進行討論 .第一項技術為基準，具體的含義 采用設計基準狀態來估算在非設計點性能變量方程式中出現的常 數 .第二項技術的采用有助于在分析中應用質量守恒方程式，通 常在計算氣流面積時是非常有用的 . 基準 在發動機設計或非設計穩態工作點上，發動機循環 分析的函數關系是建立在對完全氣體一維定常流動運用質量、能 量、動量和熵的諸關系的基礎上的 .因此，在非設計點上，如果 (, )f?? = 常數 代表在穩態工作點上兩個性能變量 和 之間的關系，那么，鑒于 (, )f?? 既可用于設計點又可用于非設計點上，所以在設計基準狀 態能夠對這個常數進行計算，即 (,)fn? = ( , )RRf?? =常數 在以后的非設計點分析中，時常采取用基準狀態確定常數的技術 . 質量流量參數 由于發動機部件的性能可以表達為總壓、 總溫（雖然是比值 ） 或馬赫數的形式，所以可很方便地把一維單位面積質量流量特性 m//l =ρV 用這些參數寫成以下形式 : ttttamMVA ? ? ? ????? ?????? 12( 1 )2/ 112trtP MRgTM??????????????? 引入質量流量參數 （ MFP)并定義為 m ^/165。t/APly得出： 160 — 12 ( 1 )2/( , , )112tctm T M g RMF P M RAPM????????????????? 式中，正如指出的， MFP是馬赫數和燃氣性質 γ 和 R的函數 .在 堵塞狀態下可把方程式 （ 5.1)改寫成： * /cMFP g R?? (5. 2a) 式中 12( 1 )21?????????? ????? () 在混合器的進口處 h = h.， 當確定 7\S/7V的比值時，將 MFP 表示成靜壓的形式更為方便： 靜壓 12211/2t cmTMFP MAP R g?????? ? ????? () 高壓渦輪和冷卻氣的混合器 —— 非設計點性能 參考文獻 [2]表明，非冷卻渦輪的和 w保持為常數 .同 樣，正像下面將要闡明的，也可以把冷卻渦輪的這些比值看作為 常數 .參考文獻 [2]也表明，風扇和核心分排式（不混合）的渦 扇發動機的 ? .和 ^亦為常數 .另一方面，對于混排式的渦扇發動 機來說，由于在非設計點必須調整 tL? 〈并由此 tL? ）以便保持混合 器進口處的39。5 5PP? 的庫塔 （ Kutta)條件，所以不能把這些比值看 作常數 . ? 現在研究一下具有冷卻氣流量比 1? 和 2? 的高壓渦輪，其模型 如圖 5. lb所示 .令緊接截面 4和 4c下游的噴管喉道截面用 439。和 439。c表示 .在流路截面 439。和 439。c處的氣流發生堵塞時 ， 假設 4 439。ttPP? 和 4 439。t c t cPP? ，由方程 （ )可得 39。39。,39。4 4 4 44444//t c t cc t c tmAPPTT 或者，由于冗 m2=l，而 //和 Thc/Th = ，代入上式經 整理后可得： 39。39。39。39。44 1244t H c mmctHAmAM? ??? ? 式中 39。39。44cAA ? 常數 根據質量守恒和 5. 2. 2 — 節中的假設，可導出 39。,4 4 1 244()ccm mmmm????? = 12121 (1 ) (1 )f??? ? ??? ? ? ? ? =常數 并且可由方程式 （ )得到 161 — 39。1212121212( / ) /1( 1 ) ( 1 )( 1 ) ( 1 )t H p c Hcmmff?? ? ? ? ? ? ?? ? ?????? ? ???? ? ? ???? ? ? ? （ ） 現在與 1相比較來考慮方程式 （ 5. 5)的分子中第二項的數量 級 .注意，對于主要的的非設計工作狀態， Wamp。 39。4324P t tp c H P c tccTCT??? ? ? ? ? ? 方程 （ )的分子中第二項將與 ? 具有同一量級或更小，與 1相 比較，可以認為在發動機非設計點上它的變化是很小的 ?因此可 以把 12mm?? 的 乘 積 看 作 常 數 并 且 方 程 （ )可變為 tHtH?? ?常數 （ ） 根據高壓渦輪的效率為常數的假設，可得 ( 1 )/11 t tH tHtH??? ?? ?? ???常數 （ ） 為滿足方程（ ）和（ ），高壓渦輪的總壓比和總溫比必須為常數，即 tHtH???? 常數 （（ ） 常數 其數值已在表 . 當把方程式 （ )的這種同量級的分析應用到 ? 的方程式 ()時，可認為它的總溫比為常數，也就是 12mm???? 常數 （（ ） 常數 這兩個參數已在表 ，也應主要到對于非冷卻的渦輪來說，由于 4 124 mmmm ??? ? ? 所以對非冷卻渦輪來說，方程 （ )可化為方程 （ ).這也可 得到非冷卻渦輪的方程 （ ), 部件性能分祈 應用 5. 2. 2節中的假設、 5. 2. 3節中的技術和 5. 2. 4節中的 結果，現在就能分析圖5. la和 5. lb中的渦扇發動機的非設計點 性能 .其目的是獲得與表 5. 1中所列的性能因變量相聯系的獨立 方程式 .為了說明 5. 2. 6— 節中的迭代求解順序的邏輯關系，要依照圖 和 式 .然后依次用下列的 14個函數關系表達待建立的方程式，這 14 個函數關系代表的是所研究的 14個性能因變量： ?()tL tL? ?? 5539。 ?( , )cH tL MM ??? 162 — ?( 39。)? ?? 39。 5 5 39。? ( , , , 39。)ctL MM? ??? 39。 0?( , , )tLc m? ??? 39。?( , , 39。)ctM L??? ?? 39。39。 ?()c? ?? 5 5 39。6 ? ( , , , 39。)MM MM??? 39。?()H cc? ?? 5 5 39。 6? ( , , , , 39。, )tL Mm M M M?? ??? ?()cH cH? ?? ,39。 ?( , , )tL tL M M? ? ? ?? ? 堵塞 5 ?( , )Tl tLM ???