发动机部件计算公式

1、附录1发动机部件计算公式1根底知识1空气、燃气的焓、熵公式见附录2。2气动函数q対、兀対、防、f仏计算公式见附录 3。2变循环发动机各部件的计算公式2.1进气道：发动机飞行高度 H、飞行马赫数 Ma。计算过程1计算标准大气条件下环境压力po 静压，环境温度 T静温。当高度H _11km时：；.»5.2553I H (2.1)Po =1.01325 汇 1 *V 44.308 丿Jo =288.15 -6.5汉 H其中，高度H的单位为km，温度的单位为 K，压力的单位为bar。2进气道进口的总温总压:T0订0 1巧 (丫-P0 = P0 1 (2.2):气体绝热指数，纯空气=1.4，燃

2、气 =1.33。3计算进气道总压恢复系数:<1：1：J =1.0J =1.0-0.075(Mh -1)1.35(2.3)4计算进气道出口总温总压：.P1 二 P0 G(2.4)双涵道变循环发动机中三个压气机部件，分别是风扇、 气机部件采用同一种计算方法。CDFS和高压压气机,这三个压压气机进口总温T*、总压Pin*、压气机的压比函数值ZZ、物理转速n、压气机导叶角度：。222计算过程1计算压气机换算转速:其中，风扇：T；,d =288.15, CDFS : T；,d =428.56862609,高压压气机：T；,d = 473.603961。(2.5)T；为压气机进口总温。2计算压气机增

3、压比、效率和换算流量压气机的增压比pre、效率c和换算流量WC分别是其换算转速和压比函数值及导叶角.工的函数。pre =prcneor,zz,：e 二n cor,ZZ, ： 2.6Wc 二Wncor, zz/-压气机增压比、效率和换算流量的求法如下：1 附录4分别给出了风扇、CDFS,高压压气机的特性数据。利用线性插值法计算出压气机的换算转速为ncor、压比函数值为ZZ时的特性图上的增压比prc,map、效率Hc,map和换算流量Wc,map2 将1求的特性图上的增压比prc,map、效率耳c,map和换算流量 叫网代入2.7修正后得到压气机的增压比、效率和换算流量：kprPc丸“仏呻-&qu

4、ot;行仙厲円W=CWWc,map«2.7100=。屮沁卩1+-口k c c, p' 100kpr、kw、k分别是增压比、效率和换算流量的修正系数。风扇、cdfs、高压压气机kpr、kw、k这三个值均分别取1，1，0.01; CDFS导叶角变化范围：-5 - 35，Gr =2.3894风扇和高压压气机的导叶角变化范围：-5“兰。兰15'：；风扇：丿CW =0.4950，CDFS:C = 1.0684'Cpr = 0.9119“ Cw =0.38462。Cq = 1.0719Cpr =0.3059«Cw =0.1500，高压压气机:Cq =1.0999

5、3) 计算压气机出口参数压气机出口总压：p：ut二p；计算进口熵：(T；)，进口焓：£ 二 h(L*);R压气机出口理想熵：屮。utei =屮in + ln prc,这里M =1 , R是气体常数M.、 * *由压气机出口理想熵 屮out,ei =屮(Tout,ei)，计算压气机出口理想总温：Tout,ei计算压气机出口理想焓：hout,ei二h(To：t,ei);h * h根据公式c out,ei in计算压气机出口焓hout;hut hn由压气机出口焓hout二h(T*ut)求压气机出口总温：To：t;计算压气机流量:pin*pin ,d(2.8)其中，风扇：pin,d =1.0

6、1325， CDFS : pin,d= 3.5464,高压压气机:pin,d =4.8860；计算压气机功和功率：(2.9)c - hout - hin肌二 Wa lc2.3主燃烧室主燃烧室进口总温丁亦、总压p3in、空气流量3in、主燃烧室出口温度T*。1) 根据公式fb二丄 吐求出主燃烧室出口油气比，其中，h3和h4分别主燃烧室轨+h3进出口焓，燃烧效率b =0.99，燃油热值Hu =42900000；2) 燃油流量Wf =Wa3 fb ；3) 出口总压p4 = p3i»b，主燃烧室总压恢复系数 <rb=0.98。2.4涡轮：涡轮进口总温 T*、总压p*n、涡轮的压比函数值

7、 zz、物理转速n、涡轮导叶角度:O计算过程1)求涡轮换算转速(2.10)其中，高压涡轮：T；,d=1850，低压涡轮：T；,d= 1.5405e+003。涡轮的增压比pre、效率c和换算流量W4分别是其换算转速和压比函数值及导叶角:的函数。pre = pre(ne°r,zz,：)e = (n cor.zz：')(2.11 )We =W(neor,Zz,：)2)涡轮的增压比、效率和换算流量的求法如下：(1) 附录4分别给出了高压涡轮、低压涡轮的特性数据。利用线性插值法计算出涡轮的换算转速为neor、压比函数值为zz时的特性图上的增压比pre,map、效率口 e,map和换算流

8、量,map。(2 ) 将(1)求的特性图上的增压比pre,map、效率耳e,map和换算流量W.,map代入(2.12 )修正后得到涡轮的增压比、效率和换算流量:k ,Pc = C pr ( Pc,map J(说WkWc 二 CwWc,map(1-：)100k2%虫讥呻仆+而口)pr(2.12)kpr、kw、k分别是涡轮增压比、效率和换算流量的修正系数。高压涡轮、低压涡轮kpr、kw、k这三个值均分别取1 , 1 , 0.01;高、低压涡轮导叶角变化范围:C pc =1.5342-5 _ :- _15：;高压涡轮：Cw =13.2121，低压涡轮:C =1.0121C pr = 0.7902C

9、W = 0.3881C =1.00613根据涡轮换算流量计算涡轮流量:其中，高压涡轮：pnd =28.7297,低压涡轮:Pn*pin ,d(2.13)Pin,d =11.33714)涡轮出 口总压Pout = Pin / prc；5涡轮出口总温 T；ut根据下面公式2.14求出。p|1 1Tn-Cp/R(2.14)其中：高压涡轮平均等压比热CP = 1.2988e+003,低压涡轮平均等压比热CP =1.2745e+003.R为气体常数。6)求涡轮进口焓hn = hTn , fb，其中fb为涡轮进口油气比;7)求涡轮出口焓hout - h(Tout , fb)；8)涡轮功和功率:lT - h

10、in - houtNt 二 Wg It m其中，m=0.99为涡轮机械效率2.5涵道涵道进口总温T*、总压P*n、流量Wa,in、总压恢复系数 uct。计算过程Tout 订n其中总压恢复系数 二duct =0.9&2.6前混合器，选择活门，副外涵道建模图1包含模式选择活门、副外涵道及CDFS涵道，高压压气机等。图1变循环发动机局部简图图中数字序号表示发动机各截面参数定义的下脚标CDFS涵道出口面积和CDFS涵道混合器两股参混气流参混前的总温、总压，副外涵、 出口流量。262计算过程在已经给定副外涵、CDFS涵道出口面积的情况下,1) CDFS涵道气流根据流量公式 Wg!25二km P

11、Al25q(-125)求出q(，125)和125，其屮125* *中CDFS涵道出口面积 人25 = 608.4252， P125为CDFS涵道出口总压，T125为CDFS涵道出口总温，气动函数q( )的定义及流量系数 也的取值见附录3;2) 由P125二P；25厂(125)求出CDFS涵道出口静压 P125 ；* *3) 由前混合器静压平衡P225二P125和P225二P225225),求出C''225)和 '225 , P225为副外涵道出口总压；4)由流量公式面积(选择活门面积) 录3;5)由以下公式 的第二个公式求出的。Wg225二km P225 A225q (

12、 ' 225)计算出副外涵道出口的流量。其中副外涵 T225425=1.8395e+003, T*25为副外涵出口总温，km为流量系数见附(2.16)求出前混合器出口总温 T5、总压p；5、流量Wg15。t;；是由(2.16)'Wg 225 +叫 125 二Wg15W 225 h225 + W125hl25 =Wgi5h5* * *P225 f ( 225)A2 25 + R25 f (?125)A25 = Pl5 f (?15)(人225 + A25)( 2.16)*Wgi5 = km "P Ai5q(5)IVTl5其中：A5=A?25As25,05为前混合器出口焓

13、，h(25为前混合器CDFS涵道出口焓，h>25为前混合器副外涵出口焓，wg225为前混合器副外涵出口流量，wg125为前混合器cdfs涵道出口流量，气动函数 f(')、q( )的定义见附录3。提示：f(')/q(-)=七 丄z('),参考附录3。2.7后混合器混合器两股参混气流参混前的总温、总压、流量、面积。计算过程1)内涵气流根据流量公式Wg6i =5 P6*甩心。®)求出q6i)和，其中内涵出口VT61面积A61= 5.3061e+003, p61为内涵出口总压，T61为内涵出口总温;2外涵气流根据流量公式其中外涵出口面积 伦=2.3212e+00

14、4，p；2为外涵出口总压，t6*2为外涵出口总温;3计算内涵静压p61=P661，计算外涵静压p62=p62二62；4由以下公式2.17求出混合器出口总温T*、总压p6、流量Wg6。 T；是由2.17 的第二个公式求出的。Wg61' Wg62 Wg 6Wg61h61Wg 62h62Wg6h6(2.17)p61 f ( ' 61 ) A61 ' 162 f ( ' 62)A62 = p6 f ( ' 6)(A61 ' A62)p6严甘3T6其中：人=人1，人2，h6为后混合器出口焓，h61为后混合器内涵出口焓，h62为后混合器外涵出口焓， 叫61为

15、后混合器内涵出口流量，叫62为后混合器外涵出口流量，气动函数f、q的定义见附录3。注：必要时，后混合器出口总面积人=2.8518e+004保持不变，内涵出口面积 A51,外涵出口面积 代2可以微调。2.8加力燃烧室Bout = Bin * 6(2.18 )* *T6out - T6in* * * * * * 其中P6in、Rout分别为进出口总压，T6in、Teout分别为进出口总温，Wg6in、Wg6out分别为进出口流量，二6 =1为总压恢复系数。2.9尾喷管本文采用拉瓦尔收敛-扩张尾喷管如图2所示进行计算。图2拉瓦尔尾喷管示意图提示：在拉瓦尔尾喷管中，任意截面总温、总压、流量均不变，那么

16、由流量公式可以得到：A = const因此在任意截面的面积或者，就可以求出该截面的参数。拉瓦尔尾喷管有三种工作状态：临界、亚临界和超临界。 当处于临界时，尾喷管喉部Ma =1，喉部之后气流变为超音速气流，尾喷管出口静压与大气压相等完全膨胀；处 于超临界时，喉部 Ma =1，此时尾喷管出口面积会自动改变增大使尾喷管出口静压与 大气压相等，使尾喷管变为临界状态，但尾喷管出口面积有最大限制，当到达最大限制值时，尾喷管出口静压不能与大气压相等，那么通过q A = con st重新计算出口参数； 处于亚临界时，喉部Ma :：: 1，喉部之后不能加速到超音速。尾喷管进口总温Tin、总压卩山、流量Wg、大气环境压力Po 大气环境压力 P0见进气道中公式2.1。计算过程1计算尾喷管喉道面积 A，出口面积 A。假设尾喷管始终处于临界或超临界状态，即速度系数，8=1。C1由流量公式 Wg8 =kmA$q珀计算出A ；2 P9 = Po，计算出二9=P9/P9，并求出 9 ；3 由流量公式Wg9km(4)判断 ar (这里ar =3)，如果是，那么 氏=3%，利用流量公式重新计算y 。A2) 计算尾喷管出口静温 T9 =T； ( 9)；3) 尾喷管出口气流速度 Q =:叱.2 h