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对称推力布局的串并混联TBCC航空发动机建模

对称推力布局的串并混联TBCC航空发动机建模

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作者：李士振厦门大学

学位级别：硕士

高超声速飞行器作为21世纪航空航天领域的技术制高点,其发展将为航空航天技术带来革命性突破,高超声速飞行器所需的动力装置——组合循环动力发动机的研究是能否实现高超声速飞行的关键。为了实现不同组合推进装置工作在各自最佳的适用... 详细信息

高超声速飞行器作为21世纪航空航天领域的技术制高点,其发展将为航空航天技术带来革命性突破,高超声速飞行器所需的动力装置——组合循环动力发动机的研究是能否实现高超声速飞行的关键。为了实现不同组合推进装置工作在各自最佳的适用范围内,获得最优的推进效果,各种组合循环动力发动机被相继提出。其中以涡喷发动机为主要特征的涡轮基组合循环发动机因良好的工程应用前景受到航空领域的广泛重视。多通道涡轮引射冲压组合发动机方案以涡轮发动机为基础,集成冲压发动机、火箭发动机,技术成熟度较高、进气道流量调节和起动性能较好、研制周期短,为我国TBCC发展提供了另一条发展路径。本研究以此方案为基础实现对称推力布局的串并混联TBCC航空发动机建模。国内对TBCC建模研究缺少高保真部件级模型,且在TBCC发动机内存在较复杂的耦合关系,本研究根据现有条件从组合发动机各子系统结构出发,完成主要工作如下:(1)根据发动机工作中的物理结构特性和气动热力学原理,利用T-MATS模块建立涡喷发动机的部件级模型并搭建了转速控制系统,根据激波原理搭建亚燃冲压发动机的部件级性能模型并对其特性进行分析;(2)根据串并混联布局的特性建立了超燃冲压发动机的一体化部件级模型,设计混压式进气道设计并分析超燃冲压发动机特性分析,对避免推力鸿沟问题提出引射/亚燃冲压模态并对引射模态建立模型,根据XTER方案中组合进气道装置分流板分析,建立TBCC整机模型;(3)根据课题背景确定飞行器飞行条件和发动机各模态的工作范围,根据各子系统工作耦合关系建立组合循环发动机整机模型,最后根据各子系统的工作特性设定模态切换规则,对模态切换特性进行相关分析。综上所述,本文应用部件级建模方法搭建组合循环发动机子系统部件性能模型,构建了具有复杂耦合关系的组合循环发动机整机模型,为TBCC控制算法提供了适用平台,对TBCC模态切换与优化工作具有重要意义。

关键词：涡轮引射冲压组合发动机引射/冲压模态部件级建模

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