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作者:孟晟;张漫;杜辉;杨锟;王治武;王宇;
单位:中国航发商用航空发动机有限责任公司;西北工业大学动力与能源学院;
摘要:本研究针对氢能零碳排放、高单位质量能量密度的特性及其在航空动力领域的应用潜力,构建了氢能民用涡扇发动机的两种热力循环模型,即燃料直接替换型与水增强循环型,系统对比了等推力、等涡轮前温度和等核心机流量工况下的性能差异。研究结果表明:在直接燃料替换模式下,以氢能替代航空煤油作为燃烧室燃料可使发动机总体性能提升约5%,验证了现役航空煤油发动机在不改变部件结构条件下直接应用氢能的可行性;水增强循环型发动机需实现28%以上的排气水蒸气回收率方可体现能耗优势,当回收比例提升至50%时,涡轮前温度最大降幅达123 K,同时推力增加22.9%,能耗降低14.6%。性能优化分析表明,通过涵道比提升、涡轮前温度调控及水蒸气回收率优化(达50%)等策略,可有效发挥水增强循环发动机的技术优势。本研究阐明了氢能应用方式对涡扇发动机性能的增益机制,为氢动力航空推进系统的方案设计与选型提供了理论依据。
关键词:氢能;;民用涡扇发动机;;总体性能;;水增强发动机;;排气水蒸气回收