基于冷气预冷技术的高马赫数涡轮发动机建模方法及循环分析

作     者：姚尧 王占学 张晓博 桂丰 YAO Yao;WANG Zhanxue;ZHANG Xiaobo;GUI Feng

作者机构：西北工业大学动力与能源学院、陕西省航空发动机内流动力学重点实验室西安710129 中国航发四川燃气涡轮研究院成都610500 

出 版 物：《航空动力学报》 (Journal of Aerospace Power)

年 卷 期：2023年第38卷第6期

页      面：1378-1390页

核心收录：

学科分类：082502[工学-航空宇航推进理论与工程] 08[工学] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

基　　金：国家自然科学基金(52076180) 国家科技重大专项(2017-Ⅰ-0001-0001) 

主　　题：高马赫数涡轮发动机 冷气预冷(CCA)技术 建模方法 设计点迭代 循环性能 

摘      要：针对高马赫数涡轮发动机的涡轮部件热防护问题,以基于冷气预冷(CCA)技术的变循环涡扇(VCTF)发动机为例,建立燃油的热物性库,换热器、涡轮叶片冷却以及改进燃烧室的计算模型,发展VCTF发动机的设计点迭代计算模型,分析CCA技术对VCTF发动机循环性能的影响。结果表明:CCA技术能够在相同涡轮材料耐温的水平下进一步增大发动机净推力,但是耐高温涡轮叶片材料的应用仍是提升发动机的性能的关键。对于未采用耐高温涡轮叶片材料的低压涡轮(LPT),其导向器和转子的冷气量随着高压涡轮(HPT)材料耐温的水平提高而增大;采用CCA技术后,低压涡轮导向器的冷气量减少,但是未采用预冷引气的低压涡轮转子的冷气量进一步增大,耐高温涡轮叶片材料的应用能够明显降低这一不利影响。