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、燃氣的焓、熵公式見附錄2。2)氣動函數(shù)、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、飛行馬赫數(shù)。2.1.2 計算過程1）計算標準大氣條件下環(huán)境壓力（靜壓），環(huán)境溫度（靜溫）。當高度時： (2.1)其中，高度的單位為，溫度的單位為，壓力的單位為bar。2）進氣道進口的總溫總壓： （2.2）:氣體絕熱指數(shù)，純空氣，燃氣。3）計算進氣道總壓恢復(fù)系數(shù)： (2.3)4）計算進氣道出口總溫總壓: (2.4)2.2 壓氣機雙涵道變循環(huán)發(fā)動機中三個壓氣機部件，分別是風扇、CDFS和高壓壓氣機，這三個壓氣機部件

2、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、物理轉(zhuǎn)速、壓氣機導(dǎo)葉角度。2.2.2 計算過程1）計算壓氣機換算轉(zhuǎn)速： (2.5)其中，風扇：，CDFS：,高壓壓氣機:。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、效率和換算流量分別是其換算轉(zhuǎn)速和壓比函數(shù)值及導(dǎo)葉角的函數(shù)。 （2.6） 壓氣機增壓比、效率和換算流量的求法如下：（1） 附錄4分別給出了風扇、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)值為時的特性圖上的增壓比、效率和換算流量。（2） 將（1）求的特性圖上的增壓比、效率和換算流

3、量代入（2.7）修正后得到壓氣機的增壓比、效率和換算流量： (2.7)分別是增壓比、效率和換算流量的修正系數(shù)。風扇、CDFS、高壓壓氣機這三個值均分別取1，1，0.01； CDFS導(dǎo)葉角變化范圍：，風扇和高壓壓氣機的導(dǎo)葉角變化范圍： ；風扇：，CDFS: ，高壓壓氣機：。 3）計算壓氣機出口參數(shù)壓氣機出口總壓：;計算進口熵：，進口焓：;壓氣機出口理想熵：，這里，是氣體常數(shù);由壓氣機出口理想熵，計算壓氣機出口理想總溫：;計算壓氣機出口理想焓：;根據(jù)公式計算壓氣機出口焓;由壓氣機出口焓求壓氣機出口總溫：;計算壓氣機流量： (2.8)其中，風扇：，CDFS：,高壓壓氣機:；計算壓氣機功和功率： (2

4、.9) 2.3 主燃燒室2.3.1 已知主燃燒室進口總溫、總壓、空氣流量、主燃燒室出口溫度。2.3.2 計算過程1）根據(jù)公式求出主燃燒室出口油氣比，其中，和分別主燃燒室進出口焓，燃燒效率，燃油熱值；2）燃油流量；3）出口總壓，主燃燒室總壓恢復(fù)系數(shù)。2.4 渦輪2.4.1 已知：渦輪進口總溫、總壓、渦輪的壓比函數(shù)值、物理轉(zhuǎn)速、渦輪導(dǎo)葉角度。2.4.2 計算過程 1）求渦輪換算轉(zhuǎn)速 （2.10）其中，高壓渦輪：，低壓渦輪：。渦輪的增壓比、效率和換算流量分別是其換算轉(zhuǎn)速和壓比函數(shù)值及導(dǎo)葉角的函數(shù)。 （2.11）2）渦輪的增壓比、效率和換算流量的求法如下：（1） 附錄4分別給出了高壓渦輪、低壓渦輪的特

5、性數(shù)據(jù)。利用線性插值法計算出渦輪的換算轉(zhuǎn)速為、壓比函數(shù)值為時的特性圖上的增壓比、效率和換算流量。（2） 將（1）求的特性圖上的增壓比、效率和換算流量代入（2.12）修正后得到渦輪的增壓比、效率和換算流量： (2.12)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、低壓渦輪這三個值均分別取1，1，0.01；高、低壓渦輪導(dǎo)葉角變化范圍： ； 高壓渦輪：,低壓渦輪：。3）根據(jù)渦輪換算流量計算渦輪流量： （2.13）其中，高壓渦輪：，低壓渦輪：。4）渦輪出口總壓;5）渦輪出口總溫根據(jù)下面公式（2.14）求出。 （2.14） 其中：高壓渦輪平均等壓比熱，低壓渦輪平均等壓比熱， 為氣體常數(shù)。6）求

6、渦輪進口焓，其中為渦輪進口油氣比；7）求渦輪出口焓；8）渦輪功和功率： （2.15）其中，為渦輪機械效率.2.5 涵道2.5.1 已知涵道進口總溫、總壓、流量、總壓恢復(fù)系數(shù)。2.5.2 計算過程, 其中總壓恢復(fù)系數(shù)2.6 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)流量公式求出和，

7、其中CDFS涵道出口面積，為CDFS涵道出口總壓，為CDFS涵道出口總溫，氣動函數(shù)的定義及流量系數(shù)的取值見附錄；2）由求出CDFS涵道出口靜壓；3）由前混合器靜壓平衡和，求出和，為副外涵道出口總壓；4）由流量公式計算出副外涵道出口的流量。其中副外涵面積（選擇活門面積）， 為副外涵出口總溫，為流量系數(shù)見附錄；5）由下列公式（2.16）求出前混合器出口總溫、總壓、流量。是由（2.16）的第二個公式求出的。 （2.16）其中：，為前混合器出口焓，為前混合器CDFS涵道出口焓，為前混合器副外涵出口焓，為前混合器副外涵出口流量，為前混合器CDFS涵道出口流量，氣動函數(shù)、的定義見附錄。提示：，參考附錄3。

8、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)流量公式求出和，其中內(nèi)涵出口面積，為內(nèi)涵出口總壓，為內(nèi)涵出口總溫；2）外涵氣流根據(jù)流量公式求出和，其中外涵出口面積，為外涵出口總壓，為外涵出口總溫；3）計算內(nèi)涵靜壓，計算外涵靜壓；4）由下列公式（2.17）求出混合器出口總溫、總壓、流量。是由（2.17）的第二個公式求出的。 （2.17）其中：，為后混合器出口焓，為后混合器內(nèi)涵出口焓，為后混合器外涵出口焓，為后混合器內(nèi)涵出口流量，為后混合器外涵出口流量，氣動函數(shù)、的定義見附錄。注：必要時，后混合器出口總面積保持不變，內(nèi)涵出口面積

9、，外涵出口面積可以微調(diào)。2.8 加力燃燒室 （2.18）其中、分別為進出口總壓， 、分別為進出口總溫，、分別為進出口流量，為總壓恢復(fù)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：因此在已知任意截面的面積或者，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。當處于臨界時，尾噴管喉部，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，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?shù)竭_最大限制值時，尾噴管出口靜壓不能與大氣壓相等，則通過重新計算出口參數(shù)；處于亞臨界時，喉部，喉部之后不能加速到超音速。2.9.1 已知尾噴管進口總溫、總壓、流量、大氣環(huán)境壓力（大氣環(huán)境壓力見進氣道中公式（2.1）。2.9.2 計算過程1）計算尾噴管喉道面積，出口面積。假設(shè)尾噴管始終處于臨界或超臨界狀態(tài)，即速度系數(shù)。（1）由流量公式計算出；（2），計算出，并求出；（3）由流量公式計算出；（4）判斷（這里），如果是，則，利用流量公式重新計算。2）計算尾噴管出口靜溫；3）尾噴管出口氣流速度,其中：，焓和焓分別由尾噴管出口