基于综合设计的涡轴发动机热力循环方案研究

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1、第5卷第2期2014年5月航空工程进展ADVANCESINAERONAUTICALSCIENCEANDENGINEERINGV01．5No．2Mav2014文章编号：1674—8190(2014)02—175—07基于综合设计的涡轴发动机热力循环方案研究樊巍1，陈玉春1，杨龙龙1，李维2，张鑫2(1．西北工业大学动力与能源学院，西安710072)(2．中国航空工业集团公司航空动力机械研究所，株洲412002)摘要：为了对比研究不同热力循环参数的涡轴发动机方案，建立集总体性能设计、尺寸流路设计、部件初步气动设计和重量估算的总体／部件为

2、一体的综合设计模型，利用部件效率／气动负荷耦合设计和涡轮冷气量计算模型，实现发动机总体／部件的耦合设计。结果表明：在现有的设计技术水平下，低压比方案、高涡轮进口总温方案以及低压比和高涡轮进口总温的组合方案各具优势；高热力参数方案的设计必须以技术的进步为前提；未来涡轴发动机的总体设计将会沿着高热力循环参数和低热力循环参数两种方向发展。关键词：涡轴发动机；循环参数；综合设计；耦合设计图；涡轮冷却中图分类号：V231文献标识码：AStudyonCycleDesignProjectsofTurbo。shaftEngineBasedonInt

3、egrationDesignMethodFanWeil，ChenYuchunl，YangLonglon91，LiWei2，ZhangXin2(1．SchoolofPowerandEnergy，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’an710072，China)(2．AviationPowerplantResearchInstitute，AviationIndustryCorporationofChina，Zhuzhou412002，China)Abstract：Inordertostudyon

4、cycledesignprojectswithdifferentcycleparametersofturbo—shaftengine，thean—gine／componentsintegrationdesignmodelwhichincludesperformancecalculation，gas—flow-pathsizeestima—tion，preliminaryaerodynamicdesignofcomponentsandweightestimationissetup．Theengine／componentscouplin

5、gdesignmethodwhichcombinestheengine／componentsintegrationdesignmodel，couplingdesignmapsofcomponentsefficienciesandaerodynamicloadingsandturbinecoolingflowestimationmodelissetup．There—sultsshowthatfirstly，lowpressureratiodesignproject，highturbineinlettemperaturedesignpr

6、ojectandcom—bineddesignprojectwithlowpressureratioandhighturbineinlettemperaturehavetheirownadvantagesinac—tualtechnologylevel．Secondly，highcycledesignprojectsmustbebasedontheadvancementoftechnologylev—e1．Finally，theengineintegrationdesigndirectionsofadvancedturbo—shaf

7、tenginewilldeveloptowardshighcy—cledesignprojectsandlowcycledesignprojectsinthefuture．Keywords：turbo—shaftengine；cycleparameters；integrationdesign；couplingdesignmaps；turbinecooling0引言国外涡轴发动机经过40多年的发展，技术水平有了很大的提高，主要表现在耗油率降低、单位功率增加、寿命期费用降低、安全性增强等方面。收稿日期：2013—09—02；修回日期：2

8、013—10—30通信作者：樊巍，fanwei479@163．corn进入21世纪后，随着技术的进步，涡轴发动机将会沿着两个途径发展：一是继续提高涡轴发动机循环参数和部件效率，研制性能更好的发动机，二是发展高速旋翼推进技术[1]。根据