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小型航空发动机气动雾化喷嘴雾化特性研究

小型航空发动机气动雾化喷嘴雾化特性研究

作者：衡思江中国科学院研究生院(工程热物理研究所)

学位级别：硕士

随着航空发动机的发展,对发动机的推力、效率以及污染物排放都提出了更高的要求。为满足发动机的这些需求,燃烧室需要更高温升和更低的污染物排放。由于燃烧室温升的提高,需要提高燃烧室的整体当量比。燃油流率和参与燃烧的空气量都增... 详细信息

随着航空发动机的发展,对发动机的推力、效率以及污染物排放都提出了更高的要求。为满足发动机的这些需求,燃烧室需要更高温升和更低的污染物排放。由于燃烧室温升的提高,需要提高燃烧室的整体当量比。燃油流率和参与燃烧的空气量都增加。这需要燃料与空气在头部能够更有效地掺混;燃油流率的增加需要喷嘴有更大的燃油调节比。此外,小型高性能航空发动机对高空性能的要求也逐步提高要求。在高空工作状态下,需要燃烧室在小燃油流量,低油气比(即大空气流量)条件下有良好的燃烧性能,这需要喷嘴在前述工况下有良好的雾化性能。气动雾化喷嘴由于其良好的油气掺混性能在先进航空发动机上被广泛应用。对于小型发动机,旋流杯结构有较多应用。但由于旋流杯中心包含一个压力喷嘴,在燃油压差较低时,旋流杯的雾化特性更接近压力喷嘴,雾化效果较差。此外,中心压力喷嘴的安装精度对雾锥中液滴粒径和燃油空间分布等雾化性能也有显著影响,进而影响燃烧室出口温度分布。采用完全气动雾化喷嘴可以规避旋流杯固有的一些缺点。然而喷嘴的雾化特性受结构和气动参数的影响比较复杂,对其雾化机理的认识不能满足气动雾化喷嘴的设计要求。因此本文的工作从以下几个部分展开：针对小型航空发动机的工作状态以及结构特点,设计一种完全气动雾化喷嘴,研究其雾化性能和模化实验方法;针对雾化性能和点熄火性能与旋流杯喷嘴进行对比。主要的研究内容和结论如下：1)通过文献调研,以及对小型航空发动实际工作状态、燃烧室结构的考虑,本文设计了一种内通道式预膜雾化喷嘴作为研究对象。CFD结果表明,喷嘴在某小型航空发动机地面最大推力状态下的总压损失小于2.5%,且能够形成中心回流区,有助于火焰稳定。2)采用激光粒度仪及平面激光诱导荧光测试系统对内通道式预膜雾化喷嘴的雾化性能进行了实验研究。结果表明,内通道式预膜雾化喷嘴的油雾Sauter平均直径(SMD)主要受空气速度Uα的影响,空气/燃油质量比AFR的影响较小。粒径R-R分布系数n在实验工况范围内较小,粒径尺寸分布范围较宽。分布系数n随着Uα和AFR的增加逐渐减小。雾化锥角度随Uα或AFR的增加而略有减小。粒径的分布规律反映了快速型雾化机理特点。由此确定了采用保持空气平均速度Uα及燃油/空气质量比AFR不变的模化方法。在模化工况下,雾锥角度变化在误差范围内,约为60。。3)对旋流杯喷嘴和内通道式预膜雾化喷嘴的雾化特性进行了对比分析。研究发现,对于内通道式预膜雾化喷嘴,油雾SMD对空气速度Uα的敏感程度高于旋流杯,而对AFR的敏感性低于旋流杯。燃油流量对内通道预膜喷嘴油雾的空间分布影响较小,而对旋流杯喷嘴的影响显著。与旋流杯相比,在内通道式喷嘴产生的雾锥内部,燃油浓度分布沿径向变化较小。4)比较了旋流杯喷嘴和内通道式喷嘴的点熄火性能。实验结果表明,旋流杯喷嘴在旋流空气速度Uα较小时,点火性能优于内通道式喷嘴,但内通道式喷嘴随着Uα的增加,点火油气比迅速降低。两种喷嘴的熄火油气比都随着Uα的增加而增加。内通道式喷嘴的贫油熄火油气比随Uα变化更剧烈。在Uα较小时,内通道式喷嘴的贫油熄火油气比低于旋流杯。随着Uα的逐渐增加,内通道式喷嘴熄火油气比将高于旋流杯。5)内通道式预膜雾化喷嘴点火性能受油雾SMD制约,而熄火性能受燃油空间分布特性制约。

关键词：小型航空发动机预膜雾化雾化特性点熄火特性平面激光诊断系统模化实验

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小型航空发动机测控系统设计

自动化技术与应用 2013年第1期32卷 114-118页

作者：鹿麟王少峰中国电子科技集团第三十八研究所安徽合肥230031

发动机测控系统用于测试发动机的各项性能参数,以便更好的完成航空产品设计。文章提出一种基于PLC硬件和OPC接口技术的小型航空发动机测控系统,实现了发动机测试过程中参数数据的实时采集、处理、存储以及油门舵机的控制。经过调试运行... 详细信息

发动机测控系统用于测试发动机的各项性能参数,以便更好的完成航空产品设计。文章提出一种基于PLC硬件和OPC接口技术的小型航空发动机测控系统,实现了发动机测试过程中参数数据的实时采集、处理、存储以及油门舵机的控制。经过调试运行证明,该系统可靠性高、界面友好、扩展性强,满足了小型航空发动机测试的需要。

关键词：小型航空发动机测控系统 PLC OPC接口技术

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某小型航空发动机主燃烧室结构设计技术研究

某小型航空发动机主燃烧室结构设计技术研究

作者：何鹏电子科技大学

学位级别：硕士

小型航空燃气涡轮发动机是燃气涡轮发动机的一个特殊领域,它借鉴大型发动机的研究成果和试验条件,但并非是大型发动机的缩型,而有它自身独特的设计和制造技术。而作为小型航空发动机关键技术之一的燃烧室,随着小型航空发动机燃烧室的发... 详细信息

小型航空燃气涡轮发动机是燃气涡轮发动机的一个特殊领域,它借鉴大型发动机的研究成果和试验条件,但并非是大型发动机的缩型,而有它自身独特的设计和制造技术。而作为小型航空发动机关键技术之一的燃烧室,随着小型航空发动机燃烧室的发展水平不断提高及设计要求更加严格,在设计过程中同样存在着其特殊的问题和难点。本文对小型航空发动机燃烧室结构设计技术进行了研究,并针对某小型航空发动机展开了燃烧室结构设计工作。燃烧室的结构设计过程中,考虑了众多因素:结构设计的复杂性、加工工艺的可行性、材料选取的合理性、强度设计的可靠性、结构设计的合理性以及燃烧室制造的经济可承受性。针对以上设计原则,开展某小型航空发动机燃烧室的结构设计技术研究工作,研究与设计工作主要包括以下几个方面:a.燃烧室总体结构形式的研究与设计;b.燃烧室机匣传力形式的研究与设计;c.火焰筒的支承与定位方式的研究与设计;d.燃油系统的结构布局与支承定位方式的研究与设计;e.燃烧室点火方式以及点火器安装与定位结构形式的研究与设计;f.扩压器结构形式的研究与设计、燃烧室机匣的选材分析;g.火焰筒结构形式以及冷却形式的研究与设计、火焰筒的选材分析;h.离心喷嘴结构形式的研究与设计、内置式燃油总管的热防护结构设计以及燃油系统的选材分析;根据以上设计结果,应用商业有限元软件ANSYS对燃烧室进行强度计算,验证燃烧室的结构设计能否满足强度与寿命的要求;应用商业软件FLUENT对燃烧室的流场和温度场进行三维数值模拟,验证燃烧室结构设计能否达到各项性能指标;最后通过燃烧室部件试验和发动机整机试验考核,验证燃烧室结构设计是否满足发动机设计要求。

关键词：小型航空发动机燃烧室结构设计强度数值模拟

以产业金融助推中小型航空发动机产业集群培育发展

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航空动力 2022年第3期 53-57页

作者：习文静中航产融

中小型航空发动机技术壁垒高、研发周期长、资金投入大、市场集中度高,国际上仅有少数几家整机生产企业拥有该市场的支配地位。我国已形成4个中小型航空发动机产业集群雏形,通过产业金融的创新服务将助推这些产业集群的培育发展。中小... 详细信息

中小型航空发动机技术壁垒高、研发周期长、资金投入大、市场集中度高,国际上仅有少数几家整机生产企业拥有该市场的支配地位。我国已形成4个中小型航空发动机产业集群雏形,通过产业金融的创新服务将助推这些产业集群的培育发展。中小型航空发动机一般指5000kW级以下涡轴、涡桨、活塞式发动机及50kN级以下涡扇、涡喷发动机[1]。

关键词：涡喷发动机活塞式发动机小型航空发动机整机生产产业集群市场集中度技术壁垒创新服务

基于Python的小型航空发动机控制研发平台的优势分析

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基于Python的小型航空发动机控制研发平台的优势分析

中国航天第三专业信息网第四十届技术交流会暨第四届空天动力联合会议

作者：王春豪北京航天三发高科技有限公司

以软件为核心的思维模式越来越深入人心,嵌入式控制系统的软件和硬件平台逐渐分离以及小型航空发动机控制系统的复杂程度越来越高,所以小型航空发动机需要一个更加简单、快速、可控的控制研发平台。本文提出了基于Python的小型航空发动... 详细信息

以软件为核心的思维模式越来越深入人心,嵌入式控制系统的软件和硬件平台逐渐分离以及小型航空发动机控制系统的复杂程度越来越高,所以小型航空发动机需要一个更加简单、快速、可控的控制研发平台。本文提出了基于Python的小型航空发动机控制研发平台,该平台具有简单易用、移植方便、开源可控、人才众多、通用性强等优势,另外,该体系在投资效益方面潜力巨大,或许能够成为创新经济的发动机,综合认为该平台是小型航空发动机控制系统的理想创新平台。

关键词： Python 小型航空发动机人工智能模型

来源： cnki会议评论

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无人机用小型航空发动机可靠性指标评定

中国民航大学学报 2012年第1期30卷 14-17,40页

作者：王大伟王伟张铁纯中国民航大学适航审定研究中心天津300300 中国民航大学航空工程学院天津300300

为了评价小型航空发动机在研制过程中的可靠性水平,基于其结构和使用特点,建立了可靠性参数体系和指标评定方法;选择平均故障间隔时间(MTBF)、起动可靠度(RSS)、平均致命故障间隔时间(MTBCF)作为发动机的可靠性参数,采用Bayes数据融合... 详细信息

为了评价小型航空发动机在研制过程中的可靠性水平,基于其结构和使用特点,建立了可靠性参数体系和指标评定方法;选择平均故障间隔时间(MTBF)、起动可靠度(RSS)、平均致命故障间隔时间(MTBCF)作为发动机的可靠性参数,采用Bayes数据融合方法建立MTBF评定模型、采用故障树分析方法建立RSS评定模型、采用关键件的寿命分布建立MTBCF评定模型;与传统取平均值计算方法相比较,提出的方法将发动机的故障数据分类统计、分层次评估,能够全面反映出系统的可靠性状态,并有利于发现系统中存在的薄弱环节,通过应用实例说明了该方法的有效性。

关键词：小型航空发动机可靠性参数指标评定

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浅谈小型航空发动机数字电子控制器设计技术

科技与企业 2015年第20期 209-209页

作者：李堃吴敬伟戴超琦刘耀阳辽宁省沈阳市沈阳飞机设计研究所

引言现代社会已经在逐步实现数字化,我国航空领域也一直在数字化道路上奋斗着。本文主要对小型航空发动机数字电子控制器的设计技术进行研究,希望有助于推动控制系统的完善。科学技术在不断发展,航空发动机控制系统作为飞机上的重要控... 详细信息

引言现代社会已经在逐步实现数字化,我国航空领域也一直在数字化道路上奋斗着。本文主要对小型航空发动机数字电子控制器的设计技术进行研究,希望有助于推动控制系统的完善。科学技术在不断发展,航空发动机控制系统作为飞机上的重要控制系统也在飞速的发展。目前电子计算机技术的更新及应用逐渐在促进全限制数字电子式控制系统的完善。该系统的核心是计算机,利用计算机的数字计算能力和逻辑处理能力对发动机的运作产生推进,不断提高发

关键词：小型航空发动机数字电子控制器转速传感器

中航工业南方航空工业(集团)有限公司——中小型航空发动机研制生产基地

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思想政治工作研究 2015年第1期 34-34页

中航工业南方航空工业(集团)有限公司始建于1951年,隶属于中国航空工业集团公司,代号331厂,是国家"一五"期间156个重点建设项目之一、国家首批试点的57家企业集团之一和我国早期六大航空企业之一。公司于1954年8月研制出新中国第一台航... 详细信息

中航工业南方航空工业(集团)有限公司始建于1951年,隶属于中国航空工业集团公司,代号331厂,是国家"一五"期间156个重点建设项目之一、国家首批试点的57家企业集团之一和我国早期六大航空企业之一。公司于1954年8月研制出新中国第一台航空发动机,毛主席为此亲笔签署嘉勉信。公司在研和在产的航空发动机覆盖了直升机、教练机、运输机、无人机等动力,现已发展成为我国中小航空发动机研制生产基地。

关键词：中航工业小型航空发动机航空有限公司研制生产

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小型航空汽油发动机供油量的模糊控制

交通运输工程学报 2006年第1期6卷 89-92页

作者：李玉珍赵阳旭郭璐西北工业大学三六五研究所陕西西安710072

为了精确控制小型航空发动机各工况所需的供油量,基于模糊控制理论,研究并设计了小型航空汽油机电控喷油系统,采用局部分层模糊逻辑结构的MISO喷油控制规律,以减少模糊规则数目,简化推理计算过程。在用模糊推理合成法获取电控喷油系统... 详细信息

为了精确控制小型航空发动机各工况所需的供油量,基于模糊控制理论,研究并设计了小型航空汽油机电控喷油系统,采用局部分层模糊逻辑结构的MISO喷油控制规律,以减少模糊规则数目,简化推理计算过程。在用模糊推理合成法获取电控喷油系统的模糊控制规则时,利用化油器式发动机的试验数据作为输入输出数据,使模糊控制规则合理地反映了发动机的供油规律要求。地面台架试验表明,基于局部分层模糊逻辑结构的模糊运算产生的喷油控制量是精确的,发动机的最大功率提高了6.8%,耗油率降低了11.3%。

关键词：航空工程小型航空发动机供油量模糊控制汽油喷射