变循环发动机高隐身飞推一体排气系统气动研究

摘要

下一代战斗机要求全面提升作战能力，需要具有高推力、低耗油率、高隐身的推进系统。变循环发动机(VCE)兼具大推力与低耗油率的性能特点，展现出良好的适应性与多用途性，是下一代战斗机理想的动力方案。本文以自适应循环发动机高隐身排气系统为研究对象，建立了排气系统模型，运用性能分析与CFD数值模拟等方法，初步探究了其内流与飞推一体气动性能。
　　首先，以GEAE公司自适应发动机（ACE）基本构型为参考，建立了设计点气动热力计算模型，给出各部件设计参数，得到了不同外涵道分流比时发动机总体性能参数与各特征截面的气体状态参数，为排气系统设计与分析提供总体参数。
　　其次，为适应下一代战斗机对高隐身性能的需求，设计了6组高隐身S弯喷管模型，采用CFD数值模拟方法得到了不同模型的喷管性能参数与流场结构。通过对比喷管性能参数并结合喷管安装要求，初选一组模型，并针对射流矢量角进行优化，以优化后模型为多流道喷管的基础模型，开展自适应循环发动机排气系统的进一步研究。
　　在基础喷管之上构建双流道、三流道排气系统模型，研究了双流道、三流道排气系统的流动特征与喷管性能。双流道、三流道排气系统的喷管性能参数低于同一落压比时的基础S弯喷管，主要是因为高速多股流混合以及相伴的波系损失所致。双流道排气系统引射比有很大的变化范围，可适应各种不同模式及发动机调节所需。但是当外涵总压比过小时，外涵流动将被堵塞。合理设置各外涵的出口并确保恰当的内外涵总压比或分流比范围，将使双流道与三流道排气系统起到调节工作状态、实现引射增推的效果。
　　最后，总结了飞/推一体排气系统安装原则。以安装原则为指导，完成高隐身S弯喷管安装以及与战斗机模型的融合，分析了不同飞行状态时，排气系统安装对飞/推性能的影响。在各种飞行状态下排气系统对飞/推气动性能均没有产生显著的影响，实现了高隐身排气系统飞推一体安装的效果。

目录

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注释表

第一章 绪论

1.1 背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要研究内容

第二章 自适应循环发动机工作模态分析

2.1 自适应循环发动机模态分析

2.2 自适应发动机设计点气动热力计算

2.3 气动热力计算结果与分析

2.4 小结

第三章 高隐身S弯二元喷管气动研究

3.1高隐身喷管模型设计

3.2高隐身喷管数值模拟

3.3小结

第四章 变循环发动机多涵道排气系统气动研究

4.1引言

4.2双流道排气系统研究

4.3三流道排气系统研究

4.4小结

第五章 自适应循环发动机排气系统飞推一体化研究

5.1引言

5.2飞机模型

5.3数值模拟

5.4小结

第六章 总结与展望

6.1主要工作总结

6.2下一步研究展望

参考文献

致谢

在校期间的研究成果及发表的学术论文