發(fā)動機部件計算公式

1、附錄1發(fā)動機部件計算公式1基礎(chǔ)知識1）空氣、燃氣的烙、嫡公式見附錄2。2）氣動函數(shù)q（*J、兀、t（Z）、f （乃計算公式見附錄 3。2變循環(huán)發(fā)動機各部件的計算公式2.1 進氣道2.1.1 已知：發(fā)動機飛行高度H、飛行馬赫數(shù) Ma。2.1.2 計算過程1）計算標(biāo)準大氣條件下環(huán)境壓力Po （靜壓），環(huán)境溫度 T）（靜溫）。當(dāng)高度H <11km時：；.,5.2553I HP0 =1.01325 X 1 ，I 44.308 J（2.1）T0 =288.15 -6.5父 H其中，高度H的單位為km,溫度的單位為 K ,壓力的單位為bar。2）進氣道進口的總溫總壓：2）(2.2)To =To J

2、+ Ma2 I« 1P0 = P0（1+與Ma丁”氣體絕熱指數(shù)，純空氣 ¥ = 1.4,燃氣¥ = 1.33。3)計算進氣道總壓恢復(fù)系數(shù):MhMh<1:二 i =1.01:二i =1.0 0.075(Mh -1)1.35(2.3)(2.4)CDFS和高壓壓氣機，這三個壓4）計算進氣道出口總溫總壓：Ti.Pi = Po ci2.2壓氣機雙涵道變循環(huán)發(fā)動機中三個壓氣機部件，分別是風(fēng)扇、 氣機部件采用同一種計算方法。2.2.1已知壓氣機進口總溫Tin*、總壓Pin*、壓氣機的壓比函數(shù)值 zz、物理轉(zhuǎn)速n、壓氣機導(dǎo)葉角 度0(。2.2.2計算過程一 *Tin ,d*

3、Tinncor - n1)計算壓氣機換算轉(zhuǎn)速:(2.5)» » > » .、. * _ _ _ _ * _ _ _ * _ _ _其中，風(fēng)扇：Tn,d =288.15, CDFS： Tin,d =428.56862609，高壓壓氣機：Tin,d = 473.603961。* . .In為壓氣機進口總溫。2)計算壓氣機增壓比、效率和換算流量壓氣機的增壓比p%、效率%和換算流量WC分別是其換算轉(zhuǎn)速和壓比函數(shù)值及導(dǎo)葉角a的函數(shù)。p% = prc(nco.,zz;)q="ncor,zz,a)(2.6)Wc =W(ncor,zz,：)壓氣機增壓比、效率和換算

4、流量的求法如下：(1) 附錄4分別給出了風(fēng)扇、CDFS,高壓壓氣機的特性數(shù)據(jù)。利用線性插值法計算出壓氣機的換算轉(zhuǎn)速為、壓比函數(shù)值為zz時的特性圖上的增壓比pr maD、效率,maDcorc ,mapc ,map和換算流量Wmapc,map(2) 將(1)求的特性圖上的增壓比prcmap、效率,map和換算流量 W map代入c, lapc, mapc, map(2.7)修正后得到壓氣機的增壓比、效率和換算流量：' C ,kpr 、/pr. =Cpr(pc,map -1)(1 + 100豆)+1，Wc=CwWc,map(1+ -)(2.7)100nc=Cn1c,map(1+1，00C()

5、kpr、kw、k”分別是增壓比、效率和換算流量的修正系數(shù)。風(fēng)扇、cdfs、高壓壓氣機kpr、kw、k”這三個值均分別取1, 1, 0.01; CDFS導(dǎo)葉角變化范圍：-5 = <a <35；Cpr =2.3894風(fēng)扇和高壓壓氣機的導(dǎo)葉角變化范圍：-5°<a <15：；風(fēng)扇：CW =0.4950, CDFS:C = 1.0684Cpr =0.3059 pl'Cpr = 0.9119 pl«CW =0.1500 ,高壓壓氣機：CW =0.38462。Cn =1.0999C1.07193)計算壓氣機出口參數(shù)壓氣機出口總壓：Pout = Pn pre

6、；*計算進口嫡：中in =中(Tin),進口始：hin = h(Tin)； R_壓氣機出口理想嫡：woutei =%n + ln prc,這里M =1 , R是氣體常數(shù) M, . . . . .、 * . . . *由壓氣機出口理想嫡 中outei(Tout ei )，計算壓氣機出口理想總溫：Tout eioui,eout ,eout,el計算壓氣機出口理想烙：hout,ei = h(Tout,ei)；根據(jù)公式n二hout,ei -hin計算壓氣機出口烙h ； hout - hn由壓氣機出口烙hout = h(Tout)求壓氣機出口總溫：Tout ；計算壓氣機流量：(2.8)(2.9)*pin

7、*pin ,d*其中，風(fēng)扇：pin,d =1.01325, CDFS： pin,d= 3.5464局壓壓氣機：pd =4.8860；計算壓氣機功和功率：Ilc = hout - hinNc =Wa lc2.3 主燃燒室2.3.1 已知主燃燒室進口總溫丁加、總壓p3in、空氣流量W,3in主燃燒室出口溫度Tn。2.3.2計算過程1)根據(jù)公式 = .一” 求出主燃燒室出口油氣比，其中,%和h4分別主燃燒室bHu h3進出口燃，上燒效率 £=0.99,燃油熱值Hu =42900000；2)燃油流量Wf =Wa3，九； ， 、，, * * 3)出口總壓p4 = p3in仃b,王燃燒至總壓恢復(fù)

8、系數(shù) 0b =0.98。2.4 渦輪 . . . . - *. . * , 2.4.1 已知：渦輪進口總溫 Tin、總壓pin、渦輪的壓比函數(shù)值 zz、物理轉(zhuǎn)速n、渦輪 導(dǎo)葉角度0。2.4.2 計算過程1)求渦輪換算轉(zhuǎn)速ncor=nJJ(2.10)；Tin其中，局壓渦輪：Tirl,d=1850,低壓渦輪：Tin,d= 1.5405e+003。渦輪的增壓比prc、效率，和換算流量W4分別是其換算轉(zhuǎn)速和壓比函數(shù)值及導(dǎo)葉角a的函數(shù)。p% = prc(ncor,zz,：)<"c ="(ncor, zz,a)(2.11)Wc =W(ncor,zz,二)2)渦輪的增壓比、效率和換

9、算流量的求法如下：(1) 附錄4分別給出了高壓渦輪、低壓渦輪的特性數(shù)據(jù)。利用線性插值法計算出渦輪的換算轉(zhuǎn)速為ncor、壓比函數(shù)值為zz時的特性圖上的增壓比 prc,map、效率Lmap和換 算流量雙,。(2) 將(1)求的特性圖上的增壓比pc,map、效率"c,map和換算流量W4,map代入(2.12)修正后得到渦輪的增壓比、效率和換算流量：kpr 、,prc =Cpr(prc,map1)(1+100 c0+1WC =CwWC,map(1c=C c,map(1.kw 100 k2(2.12)a100kpr、kw、kn分別是渦輪增壓比、效率和換算流量的修正系數(shù)。高壓渦輪、低壓渦輪kp

10、r、kw、"這三個值均分別取 1低壓渦輪導(dǎo)葉角變化范圍:'Cpc =1.5342-5 <a <15 - ;高壓渦輪：Cw =13.2121，低壓渦輪:C =1.0121Cpr =0.7902Cw = 0.3881C =1.00613）根據(jù)渦輪換算流量計算渦輪流量:Wg*Tin ,dpin*TinPin ,d(2.(13)其中，高壓渦輪：Md =28.7297,低壓渦輪：Rn,d=11.3371* ，4)渦輪出 口總壓pout = pin / prc;、一、， _* 一 ” .一 ,5）渦輪出口總溫 Tout根據(jù)下面公式（2.14）求出。prc 二Tin-Cp/R(

11、2.(14)其中：高壓渦輪平均等壓比熱CP =1.2988e+003,低壓渦輪平均等壓比熱CP =1.2745e+003,R為氣體常數(shù)。6)求渦輪進口烙. .-* 一、 、 . 、 . hn = h（T , fb）,其中fb為渦輪進口油氣比;7)求渦輪出口烙*hout - h(Tout , fb) ,8)渦輪功和功率:(2.15)It = hin - hout Nt =Wg It m其中，"m=0.99為渦輪機械效率2.5涵道2.5.1 已知 *涵道進口總溫Tn、總壓Rn、流量 雙加、總壓恢復(fù)系數(shù)duct。2.5.2 計算過程廣*T 1 =T1 out”n*p Pout = Pin/

12、uct ,其中總壓恢復(fù)系數(shù) 仃duct = 0.98。Wa,out =Wa,in2.6前混合器，選擇活門，副外涵道建模圖1包含模式選擇活門、副外涵道及 CDFS涵道，高壓壓氣機等。圖1變循環(huán)發(fā)動機局部簡圖圖中數(shù)字序號表示發(fā)動機各截面參數(shù)定義的下腳標(biāo)2.6.1 已知混合器兩股參混氣流參混前的總溫、總壓，副外涵、CDFS涵道出口面積和 CDFS涵道出口流量。2.6.2 計算過程在已經(jīng)給定副外涵、CDFS涵道出口面積的情況下，*1） CDFS涵道氣流根據(jù)流量公式 Wgi25 =km竿5= Ai25q（兒25）求出q（兒25）和兀25,其, T125中CDFS涵道出口面積 Ai25= 608.4252

13、 , P125為CDFS涵道出口總壓，Ti25為CDFS涵道出口總溫，氣動函數(shù)q（ ?.）的定義及流量系數(shù)km的取值見附錄3 ；,*2）由P125 = P125皿（%25）求出CDFS涵道出口靜壓P125 ； .*3）由前混合徐F靜壓平衡P225 P125和P225 = P225 ,江（上225）,求出 冗（入 225）和'-225 , P225為副外涵道出口總壓；*4）由流量公式Wg225=km 半2Aq （九225）計算出副外涵道出口的流量。其中副外涵T225面積（選擇活門面積） 錄3 ;5）由下列公式 的第二個公式求出的。_ . _ _ _ _ _ _ _ * 一 . . . .

14、 . .A225=1.8395e+003, T225為副外涵出口總溫，km為流量系數(shù)見附（2.16）求出前混合器出口總溫15、總壓P15、流量Wg15。15是由（2.16）'Wg 225 +Wg 125 = Wg15Wg 225 h225 *雙125匕25 =Wg15h5*-，-、- .二 ，-、-*-，、，.、« P225 f （ ,225）425 + P125 f （工125）A125 = P15 f （Z15）（A225 + A125）（2.16）*Wg15 km *-A）5q（5）T15其中：A5 =A225 +A25，幾5為前混合器出口烙，幾25為前混合器CDFS涵

15、道出口崎，h225為前混合器副外涵出口烙，W225為前混合器副外涵出口流量，W125為前混合器CDFS涵道gg出口流量，氣動函數(shù) f（K）、q（九）的定義見附錄3。11提示：f（Q/q（九）=（含廣z）,參考附錄3。2.7 后混合器2.7.1 已知混合器兩股參混氣流參混前的總溫、總壓、流量、面積。2.7.2 計算過程*1）內(nèi)涵氣流根據(jù)流量公式Wg61 = km ，6： &0（'節(jié)1）求出q（'-61）和1 ,其中內(nèi)涵出口丁61*面積A6產(chǎn)5.3061e+003, p61為內(nèi)涵出口總壓，T61為內(nèi)涵出口總溫;*2）外涵氣流根據(jù)流量公式其中外涵出Wg62 =km 十三 A6

16、2q（注2 ）求出 q（，-62 ）和，-62，.丁62.一- . _ * . . -* .口面積A62= 2.3212e+004, P62為外涵出口總壓，丁62為外涵出口總溫；3）計算內(nèi)涵靜壓 p61 =鼠皿1）,計算外涵靜壓 p62 = p；2仇（%2）；4）由下列公式（2.17）求出混合器出口總溫T*、總壓p；、流量Wg6。T；是由（2.17）的第二個公式求出的。Wg61 Wg62 =Wg6Wg61h61 Wg62h62 -Wg6h6 *P61f（，-61 ） A61+P62 fo-62）A62= P6 f （&6）（A61，A62）（2.17）*p6一Wg6 = km * *

17、A6q（/-6）T6其中：A6=A61+A62,h6為后混合器出口烙，h61為后混合器內(nèi)涵出口烙，h62為后混合器外涵出口烙， Wg61為后混合器內(nèi)涵出口流量，Wg62為后混合器外涵出口流量，氣動函數(shù)f （）、q（Q的定義見附錄3。注：必要時，后混合器出口總面積As =2.8518e+004保持不變，內(nèi)涵出口面積A61 ,外涵出口面積 A62可以微調(diào)。2.8 加力燃燒室*P6out = P6in6*T6out =T6in（2.18）、Wg6out =Wg6in其中Pin、Pout分別為進出口總壓，T6*n、T6out分別為進出口總溫，Wg6in、Wgout分別為進出口流量，仃6 =1為總壓恢復(fù)

18、系數(shù)。2.9尾噴管本文采用拉瓦爾（收斂-擴張）尾噴管（如圖2所示）進行計算。圖2拉瓦爾尾噴管示意圖提示：在拉瓦爾尾噴管中，任意截面總溫、總壓、流量均不變，則由流量公式可以得 到：q）A = const因此在已知任意截面的面積或者兒，就可以求出該截面的參數(shù)。拉瓦爾尾噴管有三種工作狀態(tài)：臨界、亞臨界和超臨界。當(dāng)處于臨界時，尾噴管喉部Ma =1 ,喉部之后氣流變?yōu)槌羲贇饬?，尾噴管出口靜壓與大氣壓相等（完全膨脹）；處 于超臨界時，喉部 Ma =1 ,此時尾噴管出口面積會自動改變（增大）使尾噴管出口靜壓與 大氣壓相等，使尾噴管變?yōu)榕R界狀態(tài)，但尾噴管出口面積有最大限制，當(dāng)?shù)竭_最大限制值時，尾噴管出口靜壓不能與大氣壓相等，則通過q（九）A = const重新計算