二元收扩喷管气动方案优化设计

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1、第40卷第3期2014年6月航空发动机AeroengineV01．40No．3Jun．2014二元收扩喷管气动方案优化设计宁怀松，张志学，邵万仁，邓洪伟(中航工业沈阳发动机设计研究所，沈阳110015)摘要：为掌握二元收扩喷管气动特性和设计方法，通过数值模拟方法对采用超椭圆方程进行圆转方过渡的小宽高比二元收扩喷管进行研究。计算分析了喉道宽高比、圆转方段长度、收敛调节片长度及扩张调节片长度4个参数对二元收扩喷管气动性能的影响，通过对上述4个参数的优化得出了综合性能较优的二元收扩喷管气动方案。研究结果表明：经过适当优

2、化，二元收扩喷管能够满足工程应用要求，同时，鉴于其在隐身和矢量推进等方面的优势，有必要对其开展更加深入地研究。关键词：二元收扩喷管；圆转方段长度；喉道宽高比；优化设计；航空发动机中图分类号：V228．7+4文献标识码：Adoi：10．13477／j．cnki．aeroengine．2014．03．011IntemaIPerformanceOptimizationof2D—CDNozzleNINGHuai—song,ZHANGZhi—xue，SHAOWan—ren，DENGHong-wei(AVICShenyang

3、EngineDesignandResearchInstitute，Shenyang110015，China)Abstract：Tomasterinternalperformanceanddesignmethodof2D-CDnozzle,theinternalperformanceof2D—CDnozzleWasinvestigatedbynumericalsimulationmethod．Theeffectsofnozzleparameterssuchasthroataspectratio,flapslengt

4、handthecircular-to-rectangulartransitionductlengthwerccalculatedandanalyzed．Theinternalperformanceprojectof2D-CDnozzleofbettercomprehensivepropertiesWasobtainedbyoptimizationoffourparameters．Theresulsshowthat2D-CDnozzlecanmeetengineeringapplicationthroughprop

5、eroptimization，andthedeepinvestigationisnecessaryforadvantagesinthrustvectoringandstealth．Keywords：2D-CDnozzle；circular-to-rectangulartransitionductlength；throataspectratio；optimization；aeroengine0引言；1气动方案设计二元收扩喷管是指喷管收敛段和扩张段截面为矩形的1种非轴对称喷管，通常由圆转方过渡段、侧壁、上下调节片和作

6、动系统等组成【11。二元收扩喷管结构简单，可以方便地实现矢量推进，而且还易于与飞机后机身实现一体化设计，可减小尾部阻力，从而实现飞机的不开加力超声速巡航；同时，相比轴对称矢量喷管，二元收扩喷管便于采用冷却和修形措施，有利于提高发动机的隐身能力，是新一代发动机理想的选型喷管。本文研究采用超椭圆方程进行圆转方过渡12-61的二元收扩喷管设计方法，并通过数值模拟方法研究喉道宽高比、圆转方段长度、收敛调节片长度及扩张调节片长度对二元收扩喷管气动性能的影响。二元收扩喷管由圆转方段、收敛段和扩张段3部分组成，如图1所示，其中

7、圆转方段采用超椭圆方程设计，通过编程实现型面设计，收敛段和扩张段的侧壁是平直的，即两段的宽度相等，通过调节上下对称的收敛调节片、扩张调节片实现流路的变化。7●—，L·-2气动性能计算方法图1二元收扩喷管采用数值模拟方法对不同流路参数时二元收扩喷管的气动性能进行了计算分析叫o】。由于二元收扩喷管在高度方向和宽度方向上同时具有面对称性，计收稿日期：2012—10一OI基金项目：航空动力基础研究项目资助作者简介：宁怀松(1986)，男，工程师，主要从事航空发动机矢量喷管设计及隐身技术研究工作；E—mail：ninghu

8、aisong@126．corn。引用格式：宁怀松，张志学，邵万仁，等．二元收扩喷管气动方案优化设计m航空发动杌，2014，40(3)：52-55．NINGHuaisong，ZHANGZhixue，SHAOWanren，eta1．Internalperformanceoptimizationof2D-CDnozzle[J]．Aeroengine，2014，40(3)：52-