【摘要】：傳統(tǒng)的風洞試驗一般為靜態(tài)試驗,即試驗模型本身不帶動力。為了研究飛機渦槳動力影響,尤其是螺旋槳滑流影響,必須進行動態(tài)試驗,即螺旋槳動力模擬風洞試驗。渦槳動力模擬器體積小,能量密度高,相比于傳統(tǒng)的螺旋槳驅動電機,能提供更大輸出功率,可以作為渦槳飛機風洞試驗螺旋槳的重要動力來源,具有重要的工程應用意義�？諝鉁u輪的設計是渦槳動力模擬器研制的核心內容。本文針對國內渦槳動力模擬器的自主研制需求的急迫性,進行了相關技術開發(fā)工作,完成了一款200kW動力模擬器中空氣渦輪的初步氣動設計,主要完成的工作有:(1)使用NUMECA軟件對法國風洞試驗用的某六級空氣渦輪開展數(shù)值計算精度校核,研究網(wǎng)格節(jié)點數(shù)量級和湍流模型的影響。通過精度校核,可以說明使用NUMECA軟件進行該空氣渦輪設計和計算時,采用S-A模型,140萬的單級網(wǎng)格數(shù)量量級能夠得到較為可靠的計算結果,并能準確反映其氣流運動特性。(2)開展六級空氣渦輪一維氣動設計、二維設計和葉片三維造型,并進行參數(shù)修正和優(yōu)化。(3)使用NUMECA軟件對六級空氣渦輪進行數(shù)值模擬,驗證是否達到設計目標。最后將得到的計算結果與參考空氣渦輪的試驗參數(shù)進行對比,并分析在設定環(huán)境和工況下該空氣渦輪的流場特性。
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：V211.74
【圖文】：

1.1 研究背景及意義1.1.1 概述渦槳飛機的推進原理與傳統(tǒng)活塞式螺旋槳飛機大致相同，均通過螺旋槳來帶動飛機前進，不同的是傳統(tǒng)活塞式螺旋槳飛機的動力一般由活塞式發(fā)動機提供，而渦槳飛機的動力則由渦槳發(fā)動機提供[1]。由于對速度要求不高，小型民用支線客機、通用運輸機和軍用海上巡邏機、反潛機、預警機等常采用渦槳發(fā)動機提供動力，如圖 1.1。P-3C 反潛機 空警 200 預警機

運 8、運 9 等型號作為多用途使用平臺仍在不斷進行改進[6]。因此，渦槳飛機的持續(xù)發(fā)展必然推動設計工作的提前展開。飛機設計過程中，對其氣動特性的研究常用三大手段：理論研究、風洞試驗、飛行試驗。由于飛行試驗成本高昂、風險巨大，主要用于最終驗證，在飛機設計階段無法采用；理論研究一般與數(shù)值計算相結合，主要運用在初步設計環(huán)節(jié)中；而風洞試驗負責對設計結果進行驗證，并對理論研究的缺陷進行有效的補充，其結論將作為飛機設計的重要依據(jù)，是整個飛機設計中必不可少的一環(huán)，可以說沒有進行風洞試驗就沒有新型飛機上天[7]。在常規(guī)的風洞試驗中，一般采用無動力的模型開展靜態(tài)試驗。而在真實環(huán)境中，飛機本身不僅與來流有一定的相對速度，且動力系統(tǒng)也會對飛機有一定的氣動影響。因此為更真實研究飛機的氣動特性，發(fā)展了一系列模擬試驗手段來研究動力系統(tǒng)對飛機影響，這種試驗被成為動力模擬風洞試驗。比如針對渦扇飛機模型主要發(fā)展了帶通氣短艙和帶引射器的進氣模擬試驗，針對渦槳飛機模型發(fā)展了電機驅動螺旋槳動力模擬試驗等，如圖 1.2。但隨著飛機動力系統(tǒng)的不斷進步，常規(guī)的動力模擬試驗手段和設備已不能滿足風洞試驗的需求。尤其是渦槳發(fā)動機功率逐步增大，傳統(tǒng)的電機驅動螺旋槳動力模擬試驗受限于電機功率和尺寸，已經越來越不能準確模擬其工作特性，導致其試驗水平嚴重受限。

渦槳飛機風洞試驗動力模擬裝置空氣渦輪的初步設計如圖 1.4 所示，世界最先進的歐洲 DNW-LLF 風洞配套的 AAT0017 渦槳動力模擬器，功率達到 224kW，并建立了完整的試驗平臺，完成了 E-2D、A400M 等型號飛機的螺旋槳動力模擬試驗，能夠準確模擬飛機螺旋槳在全飛行速域下的滑流特性[13]。圖 1.4AAT0017 渦槳動力模擬器動力模擬器結構簡圖如圖 1.5 所示，主要由空氣渦輪（含靜子葉片）、輸出軸、蝸殼和潤滑油路等部分組成[14]。

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 章榮平;王勛年;黃勇;;發(fā)動機動力模擬風洞試驗中的空氣橋技術[J];航空動力學報;2015年04期

2 劉新建;;國產渦槳發(fā)動機的發(fā)展方向剖析[J];電子世界;2014年03期

3 羅安陽;周輝華;申余兵;;航空渦輪螺旋槳發(fā)動機發(fā)展現(xiàn)狀與展望[J];航空科學技術;2013年05期

4 章榮平;王勛年;黃勇;馮治;;低速風洞全模TPS試驗空氣橋的設計與優(yōu)化[J];實驗流體力學;2012年06期

5 吳曉溪;張亮;;80kW風洞帶動力試驗用高速高功率密度永磁交流伺服電動機研制[J];微電機;2011年01期

6 蔣曉莉;楊士普;;螺旋槳飛機滑流機理分析[J];民用飛機設計與研究;2009年04期

7 杜輝;陳葆實;胡國榮;蔣大智;;風扇/壓氣機氣動設計系統(tǒng)建設初探[J];航空動力學報;2007年03期

8 歐陽紹修;張暉;張錫金;趙曉霞;;螺旋槳動力模擬試驗直接影響校準與扣除[J];實驗流體力學;2006年03期

9 李廣義;國外大型軍用運輸機發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢[J];航空制造技術;2005年09期

10 李維,鄒正平;低雷諾數(shù)環(huán)境中低壓渦輪部件的氣動設計探索[J];推進技術;2004年03期

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1 張遠森;微型渦輪發(fā)電機雙級軸流渦輪設計[D];南京航空航天大學;2012年

本文編號：2781743