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破局熱障:航空發(fā)動(dòng)機(jī)高溫升燃燒組織技術(shù)與熱管理挑戰(zhàn)前瞻

湖南泰德航空技術(shù)有限公司 ? 2025-11-04 11:18 ? 次閱讀
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湖南泰德航空技術(shù)有限公司

航空發(fā)動(dòng)機(jī)作為現(xiàn)代工業(yè)"皇冠上的明珠",其性能直接決定了飛行器的綜合能力。而燃燒室作為航空發(fā)動(dòng)機(jī)的核心部件之一,其性能優(yōu)劣直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)的推重比、燃油效率、排放水平和可靠性,被譽(yù)為發(fā)動(dòng)機(jī)的"心臟"。燃燒技術(shù)的演進(jìn)始終以軍用、民用航空動(dòng)力需求為驅(qū)動(dòng):軍用發(fā)動(dòng)機(jī)追求極致的推重比、寬速域適應(yīng)性和全向?qū)掝l高隱身;民用發(fā)動(dòng)機(jī)則聚焦低排放與經(jīng)濟(jì)性。隨著航空發(fā)動(dòng)機(jī)對燃燒室性能要求的不斷提升,尤其是燃燒室溫升能力逐步接近航空煤油的恰當(dāng)比燃燒溫度,污染排放控制種類日趨嚴(yán)格且苛刻,工作速域全面拓展,常規(guī)燃燒技術(shù)發(fā)展已逐漸逼近物理極限。這就迫使我們必須尋求新的組織燃燒技術(shù),諸如爆震燃燒技術(shù)、智能燃燒技術(shù)等創(chuàng)新解決方案應(yīng)運(yùn)而生。

航空發(fā)動(dòng)機(jī)高溫升燃燒技術(shù)

一、燃燒室——航空發(fā)動(dòng)機(jī)的"心臟"

當(dāng)前,全球航空強(qiáng)國都在積極布局新一代燃燒技術(shù)。美國自20世紀(jì)80年代起陸續(xù)推進(jìn)IHPTET(綜合高性能渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù))和VAATE(通用經(jīng)濟(jì)可承受先進(jìn)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī))計(jì)劃,旨在大幅提升發(fā)動(dòng)機(jī)推重比,降低全生命周期費(fèi)用;在21世紀(jì)初又持續(xù)開展ADVENT(自適應(yīng)通用發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù))、AETD(先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)開發(fā))和AETP(先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)驗(yàn)證計(jì)劃)等一系列預(yù)先研究計(jì)劃,目標(biāo)直指自適應(yīng)變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù),使發(fā)動(dòng)機(jī)的耗油率、綜合能熱管理能力以及燃燒室溫升水平得到顯著改善。經(jīng)過幾十年的持續(xù)發(fā)展,發(fā)動(dòng)機(jī)推重比的提高及其帶來的渦輪前溫度、燃燒室溫升不斷攀升已成為高性能航空發(fā)動(dòng)機(jī)的重要標(biāo)志。據(jù)預(yù)測,下一代戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪前溫度將繼續(xù)升高,油氣比更加接近化學(xué)恰當(dāng)比,燃燒室溫升則會(huì)高達(dá)1600K,高油氣比主燃燒室技術(shù)成為當(dāng)前及未來軍用高性能航空發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展方向。

本文將系統(tǒng)梳理航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀,深入分析軍民用發(fā)動(dòng)機(jī)對燃燒室的技術(shù)需求,剖析面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)及應(yīng)對策略,并對未來燃燒技術(shù)發(fā)展方向進(jìn)行展望,以期為我國航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒技術(shù)研究提供有價(jià)值的參考。

二、軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)對燃燒室的技術(shù)需求

2.1 高溫升燃燒與寬速域適應(yīng)性

現(xiàn)代軍用飛機(jī)正朝著多用途、寬飛行包線方向發(fā)展,要求航空發(fā)動(dòng)機(jī)具備高性能、高可靠性、長壽命、低油耗、低全壽命費(fèi)用等特性。為滿足這些需求,軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)的推重比、耗油率、燃燒室出口溫度等參數(shù)指標(biāo)必須顯著提升。高油氣比主燃燒室技術(shù)是當(dāng)前及未來軍用高性能航空發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵發(fā)展方向,該技術(shù)下,主燃燒室最高工作油氣比較傳統(tǒng)主燃燒室提升30%以上,由此帶來的是燃燒室需要在更寬廣的油氣比范圍內(nèi)保持高效穩(wěn)定的燃燒,在更高熱負(fù)荷下實(shí)現(xiàn)可靠冷卻,在更低摻混氣量下達(dá)到更優(yōu)的出口溫度分布。

隨著發(fā)動(dòng)機(jī)推重比要求的持續(xù)提高,加力燃燒室的技術(shù)挑戰(zhàn)也日益嚴(yán)峻。傳統(tǒng)成熟的V型鈍體火焰穩(wěn)定器構(gòu)型的加力燃燒室,因發(fā)動(dòng)機(jī)后向構(gòu)件紅外輻射強(qiáng)度和雷達(dá)反射面積大、流道阻塞大,在非加力狀態(tài)會(huì)造成額外損失,難以滿足更高推重比和寬頻后向隱身性能的要求。為此,美國在IHPTET計(jì)劃中創(chuàng)新性地提出了渦輪后承力框架一體化加力燃燒室方案,突破了相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)并將其成功應(yīng)用于F119發(fā)動(dòng)機(jī)上。后續(xù)VAATE計(jì)劃中的智能發(fā)動(dòng)機(jī)加力燃燒室同樣采用了一體化技術(shù)方案,標(biāo)志著加力燃燒室正向一體化設(shè)計(jì)方向發(fā)展。

航空發(fā)動(dòng)機(jī)高溫升燃燒技術(shù)

2.2 隱身性能提升與一體化設(shè)計(jì)

隱身能力是現(xiàn)代軍用飛機(jī)的核心生存力指標(biāo),而發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室及其相關(guān)結(jié)構(gòu)是雷達(dá)波散射的重要來源,尤其是火焰穩(wěn)定器和傳焰槽等部件。傳統(tǒng)V形火焰穩(wěn)定器結(jié)構(gòu)類似于角反射器,雷達(dá)波照射到其表面后,散射波多會(huì)沿入射方向返回,導(dǎo)致雷達(dá)特征信號較強(qiáng),對航空發(fā)動(dòng)機(jī)雷達(dá)隱身性能極為不利。

為解決這一問題,近年來提出了多種創(chuàng)新性隱身設(shè)計(jì)。一種針對航空發(fā)動(dòng)機(jī)加力燃燒室徑向傳焰槽的雷達(dá)隱身操縱結(jié)構(gòu)采用可調(diào)節(jié)擋板設(shè)計(jì),在非加力狀態(tài)下閉合擋板,改變傳焰槽的幾何形狀,有效降低雷達(dá)散射截面(RCS);在加力狀態(tài)下張開擋板,使其與傳焰槽兩側(cè)壁展平,確?;鹧?zhèn)鞑スδ懿皇苡绊?。研究表明,穩(wěn)定器采用隱身修形設(shè)計(jì),如具有橫向及縱向復(fù)合傾斜的平板結(jié)構(gòu)蒸發(fā)腔,能在高頻下帶來顯著的RCS縮減效果;穩(wěn)定器在0°-20°傾斜布置對后向腔體RCS也有一定抑制作用。

GE公司XA100自適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)于2020年完成首次試驗(yàn),其將后涵道引射器與加力燃燒室進(jìn)行一體化設(shè)計(jì),為滿足自適應(yīng)變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)涵道變化范圍和隱身的需求,對加力燃燒室提出了大范圍調(diào)整涵道比以保持高效低阻燃燒要求和更高的后向隱身能力需求。這種一體化設(shè)計(jì)代表了軍用發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的重要發(fā)展方向。

三、民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)對燃燒室的技術(shù)需求

3.1 低排放燃燒與環(huán)保合規(guī)

民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)正沿著更低油耗、更高效率、更低排放的方向發(fā)展,發(fā)動(dòng)機(jī)涵道比(10+)、壓比(60+)越來越高,燃燒室進(jìn)口總壓、總溫逐步提高。國際民用航空組織(ICAO)對航空發(fā)動(dòng)機(jī)污染排放的要求日益嚴(yán)格,目前已開始執(zhí)行CAEP/10標(biāo)準(zhǔn),相對于CAEP/1標(biāo)準(zhǔn),在30年間NOx排放降低達(dá)50%以上。

燃燒室作為航空發(fā)動(dòng)機(jī)污染排放的唯一來源,從燃燒源頭控制污染排放是發(fā)展低排放燃燒技術(shù)的必然選擇。在最新執(zhí)行的CAEP/10污染排放標(biāo)準(zhǔn)中,已經(jīng)規(guī)定了民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)的非揮發(fā)性顆粒物(nvPM) 排放要求,這意味著近年來研發(fā)的民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)需要對燃燒過程中產(chǎn)生的nvPM進(jìn)行嚴(yán)格控制。

航空發(fā)動(dòng)機(jī)高溫升燃燒技術(shù)

從技術(shù)發(fā)展趨勢看,NASA提出的ERA(環(huán)境負(fù)責(zé)任航空)計(jì)劃要求NOx排放比CAEP/6降低75%以上,相當(dāng)于比CAEP/10降低70%以上。由于目前降低NOx排放的技術(shù)發(fā)展幾乎已到極限,CAEP/8和CAEP/10對NOx排放的規(guī)定保持一致,這反映出低排放燃燒技術(shù)面臨瓶頸,急需技術(shù)突破。

3.2 寬范圍穩(wěn)定燃燒與經(jīng)濟(jì)性兼顧

民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)工作包線寬廣,從地面起飛條件到高空巡航條件,燃燒室進(jìn)口參數(shù)變化巨大。這就要求燃燒室在各種工況下都能保持穩(wěn)定燃燒、高效工作和低排放特性。特別是在高空熄火后,需要具備良好的再點(diǎn)火能力,確保飛行安全。

為滿足不斷提高的經(jīng)濟(jì)性要求,現(xiàn)代民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室需要在保證低排放的前提下,盡可能降低壓力損失,提高燃燒效率,減少冷卻空氣量。這需要?jiǎng)?chuàng)新的燃燒組織方案和冷卻技術(shù),如雙層旋流強(qiáng)化冷卻、低阻高效冷卻等技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。

四、航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒技術(shù)挑戰(zhàn)及對策

4.1 高油氣比寬范圍組織燃燒技術(shù)

隨著軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)對性能要求的不斷提高,高油氣比主燃燒室技術(shù)成為關(guān)鍵發(fā)展方向。這種技術(shù)面臨的主要挑戰(zhàn)在于:需要在更寬廣的油氣比范圍內(nèi)保持高效穩(wěn)定的燃燒,在更高熱負(fù)荷下實(shí)現(xiàn)可靠冷卻,在更低摻混氣量下達(dá)到更優(yōu)的出口溫度分布。

為解決這些挑戰(zhàn),近年來發(fā)展了多種創(chuàng)新技術(shù)。湍流燃燒多物理耦合建模和仿真技術(shù)通過揭示旋流組織和熱量輸運(yùn)之間耦合機(jī)制,提出了基于流場精細(xì)組織的高效熱量排散新原理及組織、調(diào)控策略,解決了精細(xì)流動(dòng)/高效換熱協(xié)同設(shè)計(jì)新模式問題。在TBCC(渦輪基組合動(dòng)力)多模態(tài)工作條件下,漏斗摻混器的設(shè)計(jì)優(yōu)化通過摻混孔結(jié)構(gòu)在一定程度上加大了流動(dòng)分離和損失,但能大幅提升摻混器的混合性能;研究發(fā)現(xiàn),涵道比在1附近時(shí)摻混器混合性能最佳。

針對寬范圍工作需求,自適應(yīng)燃燒組織技術(shù)正在不斷發(fā)展。通過可調(diào)幾何結(jié)構(gòu)、分級供油策略和主動(dòng)控制手段,使燃燒室在不同工況下都能保持最優(yōu)工作狀態(tài)。美國ADVENT和AETP計(jì)劃發(fā)展的自適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù),已經(jīng)展示了在寬范圍內(nèi)保持高效燃燒的可行性。

航空發(fā)動(dòng)機(jī)高溫升燃燒技術(shù)

4.2 低排放組織燃燒技術(shù)

低排放燃燒技術(shù)是民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展的核心驅(qū)動(dòng)力。為滿足日益嚴(yán)格的排放法規(guī),特別是NOx和nvPM的限制,需要從燃燒源頭創(chuàng)新燃燒技術(shù)。目前主要發(fā)展方向包括:貧油預(yù)混預(yù)蒸發(fā)(LPP)、分級燃燒和富燃-猝熄-貧油(RQL) 等技術(shù)。

貧油燃燒原理是降低火焰溫度,從而抑制NOx生成的有效手段。但貧油燃燒條件下面臨著燃燒不穩(wěn)定性和熄火極限的挑戰(zhàn)。通過旋流穩(wěn)定技術(shù)、當(dāng)量比精準(zhǔn)控制和主動(dòng)控制策略,可以在拓寬貧油熄火極限的同時(shí)保持燃燒穩(wěn)定性。

針對nvPM排放控制,關(guān)鍵在于改善燃料霧化質(zhì)量和混合均勻性,避免局部富油區(qū)域產(chǎn)生碳煙。先進(jìn)的多級燃油噴射技術(shù)、空氣輔助霧化技術(shù)和混合增強(qiáng)結(jié)構(gòu)都能有效降低顆粒物排放。英國羅羅公司UltraFan發(fā)動(dòng)機(jī)的80號智能試車臺,內(nèi)嵌強(qiáng)大的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),涵蓋1萬余個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù),樣本采集速率達(dá)每秒20萬個(gè),且數(shù)據(jù)可實(shí)時(shí)傳輸至云端,為低排放燃燒技術(shù)開發(fā)提供了強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)支撐。

4.3 氫燃料高穩(wěn)定低排放組織燃燒技術(shù)

在全球進(jìn)入綠色航空時(shí)代后,氫能源被視為實(shí)現(xiàn)航空業(yè)碳中和目標(biāo)的重要路徑。氫氣的理化特性和燃燒特性與航空煤油差異巨大:氫氣具有極高的火焰?zhèn)鞑ニ俣?、寬廣的可燃極限和高的熱值,燃燒時(shí)不會(huì)產(chǎn)生CO2和碳煙,但可能在特定條件下產(chǎn)生較多的NOx。

氫燃燒室需要建立基于氫氣特性的燃燒室設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、方法和試驗(yàn)流程規(guī)范。由于氫氣火焰穩(wěn)定性極強(qiáng),容易發(fā)生回火,需要特別關(guān)注火焰穩(wěn)定邊界和回火預(yù)防。同時(shí),在氫燃料供給中需重點(diǎn)關(guān)注氫氣密封性、高精度計(jì)量等問題。

目前,國內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)正在積極開發(fā)微混燃燒器和無色分布式燃燒等新型氫燃燒技術(shù),旨在實(shí)現(xiàn)低NOx排放的同時(shí),保證燃燒穩(wěn)定性和可靠性。氫燃料的高擴(kuò)散性和寬可燃極限為實(shí)現(xiàn)分布式燃燒創(chuàng)造了條件,這種燃燒方式能夠?qū)崿F(xiàn)更均勻的溫度分布,減少熱氮氧化物的生成。

航空發(fā)動(dòng)機(jī)高溫升燃燒技術(shù)

4.4 冷卻與熱防護(hù)技術(shù)

隨著渦輪前溫度的不斷提升,燃燒室面臨的熱負(fù)荷也越來越高。發(fā)散冷卻作為一種高效熱防護(hù)技術(shù),通過多孔材料表面密集分布的微孔(孔徑約300微米)滲出冷卻介質(zhì),在受熱壁面形成連續(xù)均勻的隔熱薄膜,同時(shí)利用介質(zhì)蒸發(fā)或?qū)α鲹Q熱帶走熱量。該技術(shù)自20世紀(jì)40年代開始研究,目前已廣泛應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片、燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室過渡段及沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室等高溫部件冷卻。

現(xiàn)代先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)多采用發(fā)散冷卻與氣膜冷卻、沖擊冷卻結(jié)合的復(fù)合冷卻方式。通過優(yōu)化多孔結(jié)構(gòu)參數(shù)(如孔徑分布密度、晶格體擾流設(shè)計(jì))提升冷卻效率,在低冷卻氣消耗量下可實(shí)現(xiàn)渦輪前溫度提升100℃,發(fā)動(dòng)機(jī)比沖提高15%-20%。

針對提高承溫極限的需求,渦輪葉片雙層旋流強(qiáng)化冷卻方案構(gòu)建了雙層受限空間沖擊/擾流/氣膜協(xié)同控制旋流發(fā)展和演化的機(jī)制,優(yōu)化設(shè)計(jì)了非均勻?qū)Я髌愋蛷濐^等整流減阻構(gòu)件,突破了組織和利用受限空間旋流強(qiáng)化熱量輸運(yùn)的關(guān)鍵技術(shù),大幅提高了綜合冷卻效果。

五、前沿燃燒技術(shù)探索與展望

5.1 爆震燃燒技術(shù)

爆震燃燒技術(shù)作為一種革命性的推進(jìn)概念,近年來受到廣泛關(guān)注。與傳統(tǒng)燃燒機(jī)理不同,爆震發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒以爆炸為核心的自增壓燃燒,能量傳播是通過爆炸反應(yīng)形成的強(qiáng)烈激波作為媒介實(shí)現(xiàn)的,火焰速度上限可以達(dá)到每秒幾千米,相比常規(guī)燃燒的每秒幾米到十幾米有數(shù)量級提升。

理論上,爆震發(fā)動(dòng)機(jī)能夠以更小的體積和重量,提供高得多的熱效率和輸出功率。以俄印聯(lián)合研發(fā)的"布拉莫斯"導(dǎo)彈為例,在同等飛行速度、戰(zhàn)斗部重量和射程的前提下,應(yīng)用爆震發(fā)動(dòng)機(jī)的巡航導(dǎo)彈,重量和尺寸可以從3.0噸/8.4米,縮減到0.8噸/5米。

目前,爆震發(fā)動(dòng)機(jī)的主要研究方向是旋轉(zhuǎn)爆震(也稱為連續(xù)爆震發(fā)動(dòng)機(jī)),其典型設(shè)計(jì)是制造一個(gè)環(huán)形燃燒室,使初次引爆燃料形成的激波在環(huán)形燃燒室里不斷循環(huán),以每秒幾千到幾萬次的頻率,引爆后續(xù)所有噴注的燃料形成自持燃燒。然而,爆震發(fā)動(dòng)機(jī)面臨著連續(xù)穩(wěn)定燃燒的技術(shù)難度遠(yuǎn)高于超聲速燃燒沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的挑戰(zhàn)。由于燃燒與爆炸同時(shí)共存,耦合干擾,燃料在空間內(nèi)分布不均,會(huì)形成局部的富燃貧燃區(qū)域等一系列問題,使得點(diǎn)火過程有巨大的不確定性和不可控性。

5.2 智能燃燒技術(shù)

隨著數(shù)字化、智能化技術(shù)的飛速發(fā)展,智能燃燒技術(shù)正成為航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室發(fā)展的重要方向。數(shù)字化轉(zhuǎn)型是發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒試驗(yàn)發(fā)展的明確方向,其將在試驗(yàn)?zāi)芰μ嵘?、臺架健康管理、數(shù)據(jù)分析挖掘以及全流程業(yè)務(wù)管理方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。

美國國防部自2015年起開展數(shù)字工程論證與路線制定研究工作,并于2018年正式發(fā)布《數(shù)字工程戰(zhàn)略》。GE航空航天公司在GE9X發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)過程中引入新的測試?yán)砟詈万?yàn)證流程,基于Predix工業(yè)云平臺為14臺發(fā)動(dòng)機(jī)創(chuàng)建數(shù)字孿生體,可獲取給定測試環(huán)境或飛行周期內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)各部件的變化及具體影響。

俄羅斯于2021年發(fā)布了首個(gè)產(chǎn)品數(shù)字孿生標(biāo)準(zhǔn),即《航空發(fā)動(dòng)機(jī)及地面燃?xì)廨啓C(jī)數(shù)字孿生通用標(biāo)準(zhǔn)》。2019年,俄羅斯克里莫夫公司基于TV7-117ST-01發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)字孿生項(xiàng)目,使用CML-BenchTM數(shù)字平臺為新的設(shè)計(jì)范例生成數(shù)據(jù)陣列,并開發(fā)出一系列與鑒定系統(tǒng)集成一體的仿真試車臺和試驗(yàn)場,可實(shí)現(xiàn)對發(fā)動(dòng)機(jī)方案的全天候自動(dòng)化測試驗(yàn)證及結(jié)果分析。

2023年,俄羅斯聯(lián)合發(fā)動(dòng)機(jī)制造集團(tuán)(UEC)土星科研生產(chǎn)聯(lián)合體宣布完成艦用燃?xì)廨啓C(jī)數(shù)字技術(shù)開發(fā)項(xiàng)目,該項(xiàng)目開發(fā)了6款軟件、380多個(gè)燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)和單元數(shù)學(xué)模型,進(jìn)行了2000余次虛擬測試,相關(guān)成果可大幅減少后續(xù)新產(chǎn)品研發(fā)的時(shí)間和成本。

5.3 多模態(tài)組合燃燒技術(shù)

為滿足寬包線飛行需求,渦輪沖壓組合發(fā)動(dòng)機(jī)(TBCC) 等組合式動(dòng)力應(yīng)運(yùn)而生。高速渦輪機(jī)作為TBCC的核心部件,且作為中低馬赫數(shù)段的主要?jiǎng)恿碓?,其最高工作馬赫數(shù)提升至3.5或者更高,且需要高推重比以及高單位迎風(fēng)面積推力。

更高的飛行馬赫數(shù)會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)口滯止溫度大幅升高,但受限于材料工藝,發(fā)動(dòng)機(jī)總壓比一般不會(huì)太大,從而導(dǎo)致主燃燒室單位體積流量為傳統(tǒng)主燃燒室的數(shù)倍,飛機(jī)高空高速飛行狀態(tài)時(shí)主燃燒室進(jìn)口總溫達(dá)到1000K以上。因此要求主燃燒室需具備寬速域、高通流及高熱負(fù)荷條件下穩(wěn)定、高效、低壓力損失的工作能力,加力燃燒室需具備加力燃燒及亞燃沖壓燃燒等多種工作模式、高通流以及高熱負(fù)荷下穩(wěn)定高效長時(shí)間工作能力。

針對TBCC多模態(tài)工作條件,摻混器的性能至關(guān)重要,需要在多模態(tài)變化下為后方的高效燃燒組織提供低阻高效的混合性能。研究表明,摻混孔結(jié)構(gòu)在一定程度上加大了摻混器中的流動(dòng)分離和流動(dòng)損失,但能大幅提升摻混器的混合性能;摻混器的混合性能隨著模態(tài)的變化而變化,隨著涵道比的變化摻混器的摻混性能存在最佳點(diǎn)。

六、總結(jié)與展望

航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒技術(shù)正面臨前所未有的發(fā)展機(jī)遇與挑戰(zhàn)。軍用發(fā)動(dòng)機(jī)向著高溫升、寬速域、高隱身方向發(fā)展;民用發(fā)動(dòng)機(jī)則聚焦低排放、高經(jīng)濟(jì)性和高可靠性需求。綠色航空動(dòng)力已成為未來發(fā)展方向,可持續(xù)航空燃料(SAF) 和氫能源將逐步應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī),燃燒技術(shù)需要相應(yīng)變革與創(chuàng)新。

未來燃燒技術(shù)的發(fā)展將更加依賴數(shù)字化和智能化技術(shù)?;跀?shù)字孿生的虛擬試驗(yàn)與物理試驗(yàn)相互支撐的體系格局,有望解決目前航空發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)驗(yàn)證系列難題。多層級、多專業(yè)、跨領(lǐng)域復(fù)雜系統(tǒng)建模,基于物理信息神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的燃燒室建模,以及集成化的數(shù)字試驗(yàn)平臺建設(shè)將是未來研究的重點(diǎn)。

多學(xué)科耦合設(shè)計(jì)和精細(xì)化流場組織將成為突破現(xiàn)有技術(shù)瓶頸的關(guān)鍵。基于流場精細(xì)組織的航空發(fā)動(dòng)機(jī)高溫部件強(qiáng)化冷卻技術(shù),如低阻高效冷卻、雙層旋流強(qiáng)化冷卻、可控?zé)嶙冃稳~尖間隙、定向多孔射流、智能多分支引氣等創(chuàng)新方案,將有效提升燃燒室的綜合性能。

面對日益嚴(yán)峻的能源和環(huán)境挑戰(zhàn),航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒技術(shù)必須不斷創(chuàng)新,在追求更高性能的同時(shí),兼顧環(huán)保和經(jīng)濟(jì)性要求。這需要全球科研機(jī)構(gòu)和工業(yè)界的共同努力,加強(qiáng)基礎(chǔ)研究,深化機(jī)理認(rèn)識,突破技術(shù)瓶頸,推動(dòng)航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒技術(shù)邁向新的高度,為人類航空事業(yè)的發(fā)展提供強(qiáng)勁動(dòng)力。

&注:文章內(nèi)使用的及部分文字內(nèi)容來源網(wǎng)絡(luò),部分圖片來源于《燃?xì)鉁u輪試驗(yàn)與研究 38卷》,僅供參考使用,如侵權(quán)可聯(lián)系我們刪除,如需了解公司產(chǎn)品及商務(wù)合作,請與我們聯(lián)系!!

湖南泰德航空技術(shù)有限公司

湖南泰德航空技術(shù)有限公司于2012年成立,多年來持續(xù)學(xué)習(xí)與創(chuàng)新,成長為行業(yè)內(nèi)有影響力的高新技術(shù)企業(yè)。公司聚焦高品質(zhì)航空航天流體控制元件及系統(tǒng)研發(fā),深度布局航空航天、船舶兵器、低空經(jīng)濟(jì)等高科技領(lǐng)域,在航空航天燃/滑油泵、閥元件、流體控制系統(tǒng)及航空測試設(shè)備的研發(fā)上投入大量精力持續(xù)研發(fā),為提升公司整體競爭力提供堅(jiān)實(shí)支撐。

公司總部位于長沙市雨花區(qū)同升街道匯金路877號,株洲市天元區(qū)動(dòng)力谷作為現(xiàn)代化生產(chǎn)基地,構(gòu)建起集研發(fā)、生產(chǎn)、檢測、測試于一體的全鏈條產(chǎn)業(yè)體系。經(jīng)過十余年穩(wěn)步發(fā)展,成功實(shí)現(xiàn)從貿(mào)易和航空非標(biāo)測試設(shè)備研制邁向航空航天發(fā)動(dòng)機(jī)、無人機(jī)、靶機(jī)、eVTOL等飛行器燃油、潤滑、冷卻系統(tǒng)的創(chuàng)新研發(fā)轉(zhuǎn)型,不斷提升技術(shù)實(shí)力。

公司已通過 GB/T 19001-2016/ISO 9001:2015質(zhì)量管理體系認(rèn)證,以嚴(yán)苛標(biāo)準(zhǔn)保障產(chǎn)品質(zhì)量。公司注重知識產(chǎn)權(quán)的保護(hù)和利用,積極申請發(fā)明專利、實(shí)用新型專利和軟著,目前累計(jì)獲得的知識產(chǎn)權(quán)已經(jīng)有10多項(xiàng)。泰德航空以客戶需求為導(dǎo)向,積極拓展核心業(yè)務(wù),與中國航發(fā)、中航工業(yè)、中國航天科工、中科院、國防科技大學(xué)、中國空氣動(dòng)力研究與發(fā)展中心等國內(nèi)頂尖科研單位達(dá)成深度戰(zhàn)略合作,整合優(yōu)勢資源,攻克多項(xiàng)技術(shù)難題,為進(jìn)一步的發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

湖南泰德航空始終堅(jiān)持創(chuàng)新,建立健全供應(yīng)鏈和銷售服務(wù)體系、堅(jiān)持質(zhì)量管理的目標(biāo),不斷提高自身核心競爭優(yōu)勢,為客戶提供更經(jīng)濟(jì)、更高效的飛行器動(dòng)力、潤滑、冷卻系統(tǒng)、測試系統(tǒng)等解決方案。

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