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飞机总体大作业 - 四代机设计方案3

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中间耗油率[kg/(daN·h)] 推重比 8.3 涵道比 总增压比 23.8 涡轮进口温度(℃) 1392 最大直径(mm) 1300 长度(mm) 4920 质量(kg) 1580 F-22发动机(普拉特·惠特尼公司的F119-PW-100涡轮风扇发动机)

详细参数: 风扇 3级轴流式。无进口导流叶片。风扇叶片为宽弦设计 高压压气机 6级轴流式。采用整体叶盘结构 燃烧室 环形,采用浮壁结构 高压涡轮 单级轴流式,采用第三代单晶涡轮叶片材料、隔热涂层和先进冷却结构 低压涡轮 单级轴流式。与高压转子对转 加力燃 烧 室 整体式。内、外涵道内各设单圈喷油环 尾 喷 管 二元矢量收敛-扩张喷管,在俯仰方向可作±20°偏转 控制系统 第三代双余度FADEC 最大加力推力(daN) 15568 中间推力(daN) 9786 加力耗油率2.40(据估算应为1.80~1.90) [kg/(daN·h)] 中间耗油率0.622(据估算应为0.88~0.90) [kg/(daN·h)] 推重比 >10 涵道比 0.2~0.3 总增压比 26 涡轮进口温度(℃) 约1700 最大直径(mm) 1143 长度(mm) 4826 质量(kg) 1360 比较得知,F119发动机体积小、耗油率低、推重比大,因此我们选择普拉特·惠特尼公司的F119-PW-100涡轮风扇发动机,该发动机是双转子小涵道比加力涡扇发动机,采用可上下偏转的二维矢量喷管,上下偏转角度为20度,推力和矢量由数字电子系统控制。

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4.5.2进气道与尾喷管参数选择

●进气道的功能

减速增压,将动能转变为压力能,提供给发动机。 亚音速时:进入发动机的空气增压主要是在压气机中进行;Ma?1.2~1.4时进气道和压气机对气流的增压作用就几乎相同。 ●增压过程的压力损失 a.摩擦

b.当速度场不均匀或气流分离时产生涡流和热交换 c.超音速,因激波的产生而引起压力的损失 ●进气道总压恢复系数σ

进气道出口总压与进口总压之比

P0出σ?

P0入σ是衡量进气道增压效率的系数,σ越大,气流的压力损失越小。 ●进气道设计设计要求

a. 保证供应发动机所需要的空气流量; b. 总压恢复系数σ的值最大;

c. 与飞机的总体布置相协调,使进气道的外部阻力尽量减小; d. 进气道的出口流场均匀、畸变小,气流品质良好。 ●进气道的类型

(1)NACA嵌入式(平贴式)进气道

总压恢复系数低,目前已经很少采用。 (2)皮托管式或正激波进气道

亚音速飞机常采用的进气道;超音速飞机也可以采用(此时称为正激波进气道)。

(3)锥形或中心体进气道 (4)二维斜板式进气道

(5)无附面层隔道进气道(DSI)

DSI去掉了附面层隔离板,进气口也整合到前机身设计中。在进气口前设计有一个三维的表面(鼓包)。这个鼓包的功能是作为一个压缩面,同时增大压力

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分布以将附面层空气“推离”进气道。进气道整流罩唇口的设计特点使得主要的附面层气流可以溢出流向后机身。整个DSI没有可动部件,没有附面层隔离板,也没有放气系统或旁通系统。

●进气道的几何参数 (1)进气道的面积S进口 由M空气?S?v?ρρH?S进口v进口进口

M空气知S进口?

v进口ρ进口v进口?v进口v? 通常可取v进口?0.5

3ρ?1.225kg/m查表知: 0

查发动机所需空气流量知:F110-GE-100发动机所需M空气约为113.4~122.4kg/s,基于F119-PW-100发动机的强大,参考取值135 kg/s

S进口?M空气M空气??v进口ρv进口v?ρ进口进口

1350.5?1.1?340?1.225?0.589m2内壁的半扩散角不能大于4?~5?

(2)进气道的长度:从进口至发发动机压气机进口的距离L

圆柱段长度不能小于0.5~1.0倍发动机的最大直径。

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(3)唇口前缘曲率半径

唇口前缘的曲率半径可按经验公式选定:

r?(0.04~0.05)S进口?(0.04~0.05)0.589?0.0239m

●进气道在飞机上的布置

由于本机采用菱形机身,故进气道布置在机身两侧下方的位置,考虑到隐身性能,DSI的设计参数是:鼓包相对于来流附面层的高度略低112时为好;唇罩锯齿角保持在 120°~135°时效果最好;唇罩内切角取 60°时比较理想; 鼓包相对唇口位置L在0170~0180之间时最好。 ●尾喷管的功用

尾喷管的功用是将发动机燃气的压力势能有效地转变为排气的动能,使发动机以最高的效率,最小的能量损失产生最大的推力。 ●尾喷管的主要形式 尾喷管的主要形式有:

(1) 收敛喷管,又可分为固定不变收敛喷管和可变面积收敛喷管 (2) 引射喷管

(3) 可调收敛-扩散喷管(C-D喷管)

(4) 矢量喷管

●尾喷管工作特征的参数 ◆膨胀比π喷

燃气在尾喷管进口处的总压与所在高度大气压力的比值。

π喷?P进P出

膨胀比代表燃气在进入尾喷管时压力势能大小

膨胀比π喷与飞行M数的关系曲线

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◆落压比π落

尾喷管进口处燃气总压与尾喷管出口处的燃气静压之比。

π出 落?P进P落压比表示燃气在通过尾喷管时实际的膨胀程度,代表尾喷管工作特性好坏的参数。

当燃气在尾喷管中完全膨胀时,尾喷管的落压比即等于其膨胀比。

η喷 ◆尾喷管效率

在尾喷管出口处,实际排出每公斤燃气所得到的动能与在理想绝热条件下排

出每公斤燃气所能得到的动能之比。尾喷管的型式、几何尺寸和调节规律的选择,就是要使燃气在尾喷管内得到完全膨胀,否则效率降低。

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飞机总体大作业 - 四代机设计方案3

精品文档中间耗油率[kg/(daN·h)]推重比8.3涵道比总增压比23.8涡轮进口温度(℃)1392最大直径(mm)1300长度(mm)4920质量(kg)1580F-22发动机(普拉特·惠特尼公司的F119-PW-100涡轮风扇发动机)详细参数:风扇3级轴流式。无进口导流叶片。风扇叶片为宽弦设计高压压气机6级轴流式
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