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作者:陈浩颖;刘轩恺;石泽新;张海波;吉洪湖;
单位:南京航空航天大学能源与动力学院;
摘要:针对带直二元喷管的涡扇发动机中红外抑制技术和安装性能矛盾的问题,本文基于发动机总体设计体系,开展面向全飞行任务段的装配直二元喷管涡扇发动机总体性能和红外特性协同优化研究。基于飞行器约束分析和任务分析获取先进战机海平面推力、起飞重量、全包线任务段油耗以及飞行器推力需求等;基于上述战机性能分析,提出两种设计方案建立带直二元喷管的涡扇发动机部件级模型,一是选用现有涡扇发动机,在其基础上换装二元喷管,二是设计全新的带直二元喷管涡扇发动机;利用排气系统红外预测方法对发动机红外特征进行分析;利用序列二次规划算法开展发动机性能和红外特性协同优化研究,对两种设计方案设计的发动机和现有涡扇发动机在全包线飞行任务段的控制计划进行优化,以提升发动机红外隐身特性和满足飞行任务总体性能需求。仿真结果表明,本文提出的协同优化方法可保证发动机在满足全任务段推力需求的前提下,提升发动机的经济性和红外隐身性。经过两方案对比分析,方案(a)建立的发动机无法满足飞行推力需求,最大安装推力损失达7.41%。而方案(b)建立的发动机不仅可满足全任务段性能需求,且显著降低发动机红外特征。由此可以看出航空发动机红外抑制技术必须要在发动机总体设计层面予以考虑。
关键词:涡扇发动机;;飞发一体化设计;;直二元喷管;;红外特征;;总体性能
基金资助:国家科技重大专项(J2019-Ⅲ-0009-0053);; 江苏省青年自然科学基金(BK20241412);; 中国博士后科学基金(2024M754131)~~