轴扇转换式发动机最优转换点串行优化设计方法

作     者：纪创 汪勇 王召广 宋劼 张海波 

作者机构：南京航空航天大学能源与动力学院 中国航发湖南动力机械研究所 

出 版 物：《推进技术》 (Journal of Propulsion Technology)

年 卷 期：2024年

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：中央高校基本科研业务费专项资金(NT2023004) 国家自然科学基金(52202474) 先进航空动力创新工作站项目(HKCX2022-01-026-03) 中国博士后科学基金(2023M731655) 南京航空航天大学前瞻布局科研专项(1002-ILA22037-1A22) 南京航空航天大学研究生科研与实践创新计划项目(xcxjh20230203) 

主　　题：轴扇转换式发动机 垂直起降飞行器 核心机放气阀门 部件级模型 最优转换点 串行优化 

摘      要：为满足停转式飞行器垂直起降与高速巡航时不同的动力需求，发动机需要在涡轴和涡扇工作模式之间进行转换。对此，本文提出模式转换点串行优化方法，以实现轴扇转换式发动机最优模式切换。提出了一种带有核心机放气阀门轴扇转换式发动机方案，解决了涡轴模式低功率输出时，风扇和核心机流量不平衡的问题，并基于部件法建立了其气动热力学模型，稳态仿真验证了该方案的可行性；结合停转式飞行器的推力谱，提出了最优转换点串行优化设计方法，构建了综合考虑平稳切换与发动机切换后加速裕度最大的动态变维数、变目标数值最优化问题，确定了模式转换时最优的飞行高度、前飞速度、低压涡轮转速以及几何可调机构输入集合。结果表明：最优的模式转换可调机构组合为内涵道尾喷管加动力涡轮导向器，相对于调节前，该组合可使转换后的核心机相对转速降低2.5%以上。