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分布式电推进系统飞/发一体化性能分析

航空动力学报 2024年第7期39卷 103-115页

作者：王笑晨陈玉春贾琳渊西北工业大学动力与能源学院西安710072 中国航发沈阳发动机研究所沈阳110015

为探究涡轮-电分布式推进(turbo-electric distributed propulsion,TeDP)系统的性能方案对飞机任务油耗的影响,建立了推进系统的性能模型和飞/发一体化评估模型.以150座商用客机为例,研究了推进系统设计参数对飞机质量、油耗的影响,并... 详细信息

为探究涡轮-电分布式推进(turbo-electric distributed propulsion,TeDP)系统的性能方案对飞机任务油耗的影响,建立了推进系统的性能模型和飞/发一体化评估模型.以150座商用客机为例,研究了推进系统设计参数对飞机质量、油耗的影响,并分析了不同电池放电策略能够带来的收益和负面影响.结果表明:燃气涡轮发动机的涡轮前温度和电力系统的相对额定功率均存在使任务油耗最低的最优值;电池的能量应优先用于在负载端无法满载工作时提供功率补充,该放电策略在电池能量密度超过400 Wh/kg时就能实现任务油耗的降低.本文建立的飞/发一体化设计方法可为涡轮-电分布式推进系统的综合优化设计提供参考.

关键词：分布式推进混合动力飞/发一体化油耗评估性能分析

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变循环发动机稳态控制规律设计的新方法

推进技术 2017年第10期38卷 2262-2270页

作者：陈玉春贾琳渊任成周超西北工业大学动力与能源学院陕西西安710072

变循环发动机(VCE)具有较多的可调参数,为了进行变循环发动机的多变量稳态控制规律优化设计,提出了用于变循环发动机稳态控制规律优化设计的一种新方法-逆算法。该方法基于敏感性系数矩阵,采用可调参数替换传统部件级性能计算模型中的... 详细信息

变循环发动机(VCE)具有较多的可调参数,为了进行变循环发动机的多变量稳态控制规律优化设计,提出了用于变循环发动机稳态控制规律优化设计的一种新方法-逆算法。该方法基于敏感性系数矩阵,采用可调参数替换传统部件级性能计算模型中的独立变量,在给定变循环发动机主要状态参数和部件参数的条件下,实现了可调参数的求解,进一步完成发动机稳态控制规律的优化设计。对比表明,逆算法的计算精度和收敛速度与传统算法一致,收敛性得到了改善。对带有核心机驱动风扇(CDFS)的双外涵变循环发动机亚声速巡航的节流状态控制规律优化后,使得巡航推力下的安装耗油率比定几何的双外涵和单外涵发动机分别下降7.8%和16.4%,而地面安装耗油率最大降低约3.4%。结果表明,逆算法是变循环发动机稳态控制规律优化设计的一种有效途径。

关键词：逆算法核心机驱动风扇变循环发动机稳态控制规律

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低温对涡轴发动机起动性能影响的试验与分析

航空动力学报 2019年第6期34卷 1282-1289页

作者：刘伟黄开明王旭黄兴贾琳渊中国航空发动机集团有限公司湖南动力机械研究所湖南株洲412002 西北工业大学动力与能源学院西安712002

为研究低温对涡轴发动机起动性能的影响,对国军标的适用与裁剪进行了讨论,开展了低温起动试验,试验以滑油箱内的滑油温度达到-34℃算起,冷浸4h后进行起动,分析了低温起动过程的阻力矩、剩余扭矩、点火性能和温升效应对起动性能的影响。... 详细信息

为研究低温对涡轴发动机起动性能的影响,对国军标的适用与裁剪进行了讨论,开展了低温起动试验,试验以滑油箱内的滑油温度达到-34℃算起,冷浸4h后进行起动,分析了低温起动过程的阻力矩、剩余扭矩、点火性能和温升效应对起动性能的影响。结果表明:-34℃条件下的初始阻力矩是25℃条件下的2.25倍,至点火转速附件阻力矩降低为1.53倍;温度越低,点火边界对应的索尔太平均直径(SMD)越小,燃烧室点火边界越窄;温升效应对低温起动性能的影响显著,考虑温升效应的起动时间延长约25%。热空气加温和起动滑油断油可以降低起动初始阻力矩,改善点火性能,从而提高了低温起动性能。研究结论对同类发动机开展低温起动试验、起动供油规律优化及相关研究提供了参考。

关键词：涡轴发动机低温起动试验起动性能阻力矩点火性能温升效应

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回热式工质驱动分布式推进系统参数研究

推进技术 2022年第9期43卷 55-63页

作者：王笑晨陈玉春贾琳渊任成西北工业大学动力与能源学院陕西西安710072 中国航发沈阳发动机研究所辽宁沈阳110015

为研究以回热后的压气机引气驱动推进器风扇的工质驱动分布式推进系统(Recuperated Gas-Driven Distributed Propulsion,RGDDP),对其热力循环过程和能量流动展开研究。基于部件法建立了推进系统的设计点计算模型,分析了引气参数和推进... 详细信息

为研究以回热后的压气机引气驱动推进器风扇的工质驱动分布式推进系统(Recuperated Gas-Driven Distributed Propulsion,RGDDP),对其热力循环过程和能量流动展开研究。基于部件法建立了推进系统的设计点计算模型,分析了引气参数和推进器风扇压比对推进系统耗油率的影响,在此基础上,分析了推进系统耗油率对部件效率的敏感性。在不同循环参数下与涡轮电分布式推进系统(Turboelectric Distributed Propulsion,TeDP)的耗油率进行了对比,得到了RGDDP的热力循环特征。结果表明,引气参数存在最优组合使得推进系统的耗油率最低,同时耗油率对能量传输相关的部件效率敏感性最高;与TeDP相比,涡轮前温度对推进系统的耗油率影响更大,而总压比的影响较小;总涵道比为20时,相对于TeDP,RGDDP具有一定耗油率收益,随着总压比的升高收益降低,总压比为66时仍有3%左右的收益。提高RGDDP总体效率的关键在于降低能量传输过程中的损失并提高换热效率。

关键词：航空发动机分布式推进工质驱动换热热力循环分析

工质/涡轮电驱动分布式推进系统设计参数研究

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航空动力学报 2024年第4期39卷 8-19页

作者：王笑晨贾琳渊陈玉春王玉茹西北工业大学动力与能源学院西安710072

针对回热式工质驱动分布式推进系统在布局、安装等方面存在的不足,将涡轮电驱动方式与其结合,提出了一种部分涡轮电分布式推进系统。基于部件法建立了设计点计算模型,开展了推进系统的能量流动机理分析,提出了能量传输中关键参数的设计... 详细信息

针对回热式工质驱动分布式推进系统在布局、安装等方面存在的不足,将涡轮电驱动方式与其结合,提出了一种部分涡轮电分布式推进系统。基于部件法建立了设计点计算模型,开展了推进系统的能量流动机理分析,提出了能量传输中关键参数的设计方法。以此为基础,分析了设计参数对推进系统的影响,并对比了分析不同分布式推进系统的性能及设计参数。结果表明:部分涡轮电分布式推进系统耗油率对涡轮前温度的敏感性高于总增压比;相对于工质驱动分布式推进系统,部分涡轮电分布式推进系统存在1.7%的耗油率优势,且当功率占比选取合理时,能够改善原工质驱动分布式推进系统的不足。围绕推进系统耗油率,论证了基于工质驱动的部分涡轮电分布式推进系统在性能上的适用性。

关键词：分布式推进工质驱动部分涡轮电设计点性能参数设计方法

基于梯度法和最大熵方法的变循环发动机加速控制规律设计

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推进技术 2022年第5期43卷 50-58页

作者：宋可染陈玉春贾琳渊谭甜西北工业大学动力与能源学院陕西西安710072 中国航发沈阳发动机研究所辽宁沈阳110015

为了解决变循环发动机(VCE)加减速控制规律设计问题,提出了一种基于梯度法和最大熵方法的VCE加速控制规律优化设计方法。通过求加速时间对几何变量的导数确定几何变量调整的方向和步长,逐步得出加速过程的几何调节规律。计算VCE加速过程... 详细信息

为了解决变循环发动机(VCE)加减速控制规律设计问题,提出了一种基于梯度法和最大熵方法的VCE加速控制规律优化设计方法。通过求加速时间对几何变量的导数确定几何变量调整的方向和步长,逐步得出加速过程的几何调节规律。计算VCE加速过程时,采用过渡态直接模拟方法保证发动机的喘振裕度、燃烧室油气比和涡轮进口总温均满足约束条件。在优化过程中,采用最大熵方法,令几何调节规律的熵值保持在较大的值,优化出的几何调节规律相对于只考虑时间梯度的结果更为合理,震荡幅度更小,更便于实际调节。计算结果表明,经过约15次优化,加速时间可以从6.2s缩短到4.1s,且优化出的几何调节规律更平稳。对优化的控制规律进行分段线性化,转速误差最大为1.4%,推力误差最大为1.8%,可以用于工程实践。本文提出的方法能够实现VCE加速过程几何调节规律优化设计。

关键词：变循环发动机过渡态梯度法最大熵方法几何调节规律

涡轴-涡扇变循环发动机方案及性能匹配设计研究

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推进技术 2024年第5期45卷 26-35页

作者：任成贾琳渊卜贤坤陈玉春杨洁西北工业大学动力与能源学院陕西西安710129 北京动力机械研究所北京100074 石家庄市军队离休退休干部第四休养所河北石家庄050085

针对旋转机翼式垂直起降高速巡航飞行器,提出了一种新概念结构形式的涡轴-涡扇变循环(TSFVCE)发动机,能够分别在涡轴和涡扇两种模态工作。首先对涡轴-涡扇变循环发动机的结构及工作模式进行了介绍,并建立基于变比热的部件级性能仿真模型... 详细信息

针对旋转机翼式垂直起降高速巡航飞行器,提出了一种新概念结构形式的涡轴-涡扇变循环(TSFVCE)发动机,能够分别在涡轴和涡扇两种模态工作。首先对涡轴-涡扇变循环发动机的结构及工作模式进行了介绍,并建立基于变比热的部件级性能仿真模型;然后通过循环分析,确定发动机第二涵道比为3,Flade外涵风扇压比为1.98,第一涵道比为0.11,完成发动机设计点性能方案设计;最后分析了核心机驱动风扇(CDFS)可调机构对发动机性能影响机理,得出CDFS放气阀对发动机涡扇模态下的推力与涡轴模态下的功率影响较大,对涡扇模态的推力影响最大为61.5%,对涡轴模态的功率影响最大为33.3%,可利用此特性实现发动机在涡扇和涡轴模态下推力和功率输出的匹配。

关键词：垂直起降飞行器旋转机翼变循环发动机总体方案循环分析核心机驱动风扇

涡轴-涡扇变循环发动机方案设计的多设计点融合算法

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航空动力学报 2024年第4期39卷 42-51页

作者：任成贾琳渊张平平陈玉春杨洁西北工业大学动力与能源学院西安710072 中国航发湖南动力机械研究所湖南株洲412002 石家庄市民政局石家庄市军队离休退休干部第四休养所石家庄050085

针对有涡轴和涡扇两种工作模态的涡轴-涡扇变循环发动机,提出了其方案设计的多设计点融合算法。以涡喷发动机为例,对发动机多设计点设计的融合算法模型的建立方法进行了介绍;建立了涡轴-涡扇变循环发动机的多设计点融合算法模型;确定涡... 详细信息

针对有涡轴和涡扇两种工作模态的涡轴-涡扇变循环发动机,提出了其方案设计的多设计点融合算法。以涡喷发动机为例,对发动机多设计点设计的融合算法模型的建立方法进行了介绍;建立了涡轴-涡扇变循环发动机的多设计点融合算法模型;确定涡轴-涡扇变循环发动机的典型工况点包括高空巡航涡扇模态工况点、地面涡轴模态工况点及转模态工况点,完成发动机方案设计;最后以各典型工况点处飞行器对发动机的性能需求为多设计点融合算法的输入条件,与常规方法得到的参数进行对比验证,结果差异在1%以内。所提出的多设计点融合算法可为变循环发动机总体方案设计提供借鉴。

关键词：涡轴-涡扇变循环发动机多设计点融合算法垂直起降高速巡航飞行器发动机方案设计

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涡扇发动机气路故障诊断在寿命试验中的应用

燃气涡轮试验与研究 2013年第2期26卷 38-41,45页

作者：姚华廷贾琳渊王曦北京航空航天大学能源与动力学院北京100191 西北工业大学动力与能源学院西安710072

在发动机直连管试车台上,模拟一定的飞行高度和飞行速度条件,对某型涡扇发动机进行了累计10 h以上的大推力状态寿命试车。采集了发动机性能参数和重要截面参数。对试验后的发动机进行分解,根据试验过程中发动机性能参数和重要截面参数... 详细信息

在发动机直连管试车台上,模拟一定的飞行高度和飞行速度条件,对某型涡扇发动机进行了累计10 h以上的大推力状态寿命试车。采集了发动机性能参数和重要截面参数。对试验后的发动机进行分解,根据试验过程中发动机性能参数和重要截面参数变化情况,及发动机结构变化情况,总结出由于发动机部件性能老化引起的发动机总体性能下降规律。利用试车数据进行了故障诊断,验证了对发动机故障原因的分析,并给出了部件性能恶化量级,获得了对发动机工程实用具有指导意义的结论。

关键词：涡扇发动机寿命试车总体性能性能老化气路故障诊断