先进涡轴涡桨发动机总体性能设计研究

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1、中图分类号：V235.1论文编号：102870215-S057学科分类号：082502硕士学位论文先进涡轴/涡桨发动机总体性能设计研究研究生姓名刘婧妮学科、专业航空宇航推进理论与工程研究方向航空发动机总体性能指导教师葛宁教授南京航空航天大学研究生院能源与动力学院二一五年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofEnergyandPowerResearchoftheAdvancedTurboshaft/TurbopropEngi

2、nePerformanceDesignAThesisinAerospacePropulsionTheoryandEngineeringByLiuJingniAdvisedbyProf.GeNingSubmittedinPartialFulfillmentOftheRequirementsFortheDegreeofMasterofEngineeringMar.2015承诺书本人郑重声明：所呈交的硕士学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人享

3、有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人授权南京航空航天大学可以有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅,可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。(保密的学位论文在解密后适用本承诺书)作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文摘要本文根据涡轴和涡桨发动机的相似性及它们的发展趋势，提出了先进涡轴/涡桨发动机的总体性能设计方法，尤其针对采用双转子组合压气机的三轴结构发动机作了研究。通过三轴结构涡轴、涡桨发动机的工作原

4、理与国外的研究现状，分析了三轴发动机相较于双轴发动机的优势与劣势，并对国外典型三轴涡轴/涡桨发动机进行了性能摸底。按部件划分模块，建立三轴涡轴/涡桨发动机的数学模型，用以计算发动机在设计状态及非设计状态的各截面参数及总体性能，并将计算过程编写成C++程序。在三轴涡轴/涡桨发动机非设计状态性能计算时，需要用到发动机的部件特性。而在总体设计阶段，无法通过实验或气动计算来获得准确的部件特性，所以提出了压气机和涡轮特性图缩放方法。对该方法的依据与步骤进行了说明，并验证了该缩放方法的可行性与准确性。应用自编三轴涡桨发动机性能计算程序、统计数

5、据、公式推导等手段，对某先进涡桨发动机的三轴气动方案进行了方案论证，并就涡桨发动机的功分配问题对原始方案提出了优化方案。针对涡轴发动机设计参数的选取问题，提出了逆向设计方法，即通过统计数据和正问题逼近两个步骤来获得满足给定功率需求下涡轴发动机设计状态参数的参考值，并用现役发动机对该方法进行了验证。探究了涡轴发动机的红外抑制总体设计技术，从发动机尾喷流静温及CO2浓度入手，推导了尾喷流静温及CO2浓度的计算方法，并提出了低红外辐射强度的循环参数可行域。关键词：涡轴发动机，涡桨发动机，双转子组合压气机，总体设计，性能计算，循环参数i先

6、进涡轴/涡桨发动机总体性能设计研究ABSTRACTSBasedonthecomparabilityandtrendofdevelopmentaboutturboshaftandturbopropengines,putforwardtheadvancedperformancedesignmethodforturboshaftandturbopropengines,especiallyforthethree-spoolenginesusingadual-spoolcombinecompressor.Byresearchontheope

7、rationalprincipleandinternationalresearchstatus,analysedthesuperioritiesanddeficienciesofthree-spoolturboshaftandturbopropenginescomparingtodual-spool.Andthenquestedforseveraltypicalthree-spoolengines’performanceparameters.Thewholethree-spoolenginewasdividedintocompon

8、entstobuiltamathematicalmodeling.Flowparametersineachsectionsandtheengine'soverallperformanceinbothdesignandoff-designpointw