航空发动机热防护超临界CO_(2)闭式循环方案设计
Aeroengine Thermal Protection Design Based on Closed Supercritical Carbon Dioxide Brayton Cycle作者机构:北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100083 北京航空航天大学先进航空发动机协同创新中心北京100083 北京动力机械研究所北京100074
出 版 物:《航空发动机》 (Aeroengine)
年 卷 期:2024年第50卷第4期
页 面:88-94页
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]
主 题:热防护 闭式布雷顿循环 超临界CO_(2) 循环结构 航空发动机 高超声速飞行器
摘 要:针对航空飞行器高速飞行时发动机热环境严峻、冷源有限的问题,提出了一种应用于航空发动机热防护、以超临界CO_(2)为工质的闭式布雷顿冷却循环方案。采用能量分析法构建布雷顿循环的数学模型,对比分析了简单循环、回热循环与间冷循环3种循环结构的优劣,比较了高温部件冷却通道的串并联结构对循环性能的影响。结果表明:回热循环能够提高系统热效率约4%,但热沉利用率降低50%;间冷循环能够降低系统热沉消耗8%,但会导致系统总质量增大;超临界CO_(2)简单循环是最符合发动机中间工质冷却循环工作需求的循环结构。对于简单循环而言,高温部件冷却通道并联结构的热效率比串联结构的高6%,但需要的碳氢燃料质量流量提高了2.7%,在碳氢燃料质量充足的条件下,并联结构的性能更优。