飞机进气道锤击波载荷评估方法研究.pdf

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1、第4l卷第3期2015年6月航空发动机Aeroen百neV01．4lNo．3Jun．2015飞机进气道锤击波载荷评估方法研究朱宇，沈天荣(中航工业沈阳飞机设计研究所沈阳110035)摘要：进气道锤击波载荷是由航空发动机喘振超压引起的，其峰值压力可达到自由来流总压的2倍量级，为进气道结构设计的最大载荷。为了给新研飞机进气道设计提供最大载荷依据、降低结构质量，对增压比等影响发动机喘振超压的因素进行归纳总结，并进行了实测和评估分析，认为锤击波压比值的上限是由稳态压力畸变引起的喘振确定的，最大锤击波载荷基本上随发动机压比的增大呈线性增大；分析了锤击波载荷的特征和

2、评估曲线，认为通过积累新研发动机地面试验数据和CFD手段可有效解决飞机设计的载荷输入，应用概率统计方法可有效降低复合材料结构的大“S”弯进气管道结构质量。关键词：载荷；锤击波；进气道；喘振；结构强度；飞机；航空发动机中图分类号：V211．48文献标识码：Adoi：10．13477／j．cnk1．aeroen91ne．2015．03．002EValuationApproach0fHammerShockL0adingforAircraftInIetZHUYu，SHENTian—fong(AvICShenyang艋cra＆Desi印ResearchInstit

3、Llte，Shenyang110035，Chim)Abst旧Ct：ThehammershockloadingisthemaximumloadingintheinletstmcturedesigncausedbytheenginesurgeoVerpressure，whichpeakpressurevalueistwotimesthefkestre锄totalpressurevalue．InordertopmVidemaximumloadingandlowerweightofnewaircr出inl鸭thef如torsaf＆ctedtheenginesur

4、geoverpressurewereintroducedsuchaspressureratio．Accordingtotheexperimentandevaluatedanalysis，theupperlimitofhammershockpressuremtioValuewasdefinedbythesurge，whichcausedbythesteadypressuredistortion，andthema】【imumhammershockloadingwaslineadyincreasedbypressuremtioincrease．Thechamc

5、teristicsandeValuationcurvesoftheh舢ershockloadingwereanalyzed。Theresuhsshowthat山epmblemsoftlleloadinginputsforaircraftdesignaresolvedbythegroundtestdataofnewengineandCFD，andtheweightofcompositeS—shaPedinletductisefficiendyloweredbyapplyingpmbabilisticmethod．Keywords：loading；hamme

6、rshock；inlet；surge；stmcturestren射h；aircrm；aemen西ne0引言如何设计准确的气动载荷用于机体结构强度研究是新机研制面临的问题之一。进气道内的气动载荷可分为稳态流动的气动载荷和由发动机喘振引起的动态气动载荷，即锤击波载荷。锤击波载荷远大于稳态气动载荷，是进气道结构设计中的最大气动载荷。20世纪60～70年代，美国在设计第3代超声速战斗机时开始对锤击波载荷开展大量理论分析、地面和飞行试验研究。对于简单的直进道研究，美国基于数十年飞行试验数据的峰值载荷预估技术即可满足其需求。但随着先进复合材料在第4代先进隐身战斗机“

7、s”弯进气道上的应用，可以采用基于概率统计的锤击波载荷评估方法，以降低载荷，有效减轻结构质量。评估锤击波载荷首先需要发动机设计部门提供喘振瞬间进口压力升高值和随时间变化的规律，飞机设计部门才能计算出锤击波在进气道内运动过程中的受载情况。本文介绍了锤击波载荷的相关问题，希望积累相关型号喘振超压试验数据库，开展计算方法研究，最终给出合理曲线，解决飞机设计的瓶颈问题。1锤击波载荷在高速(瓶>O．6)飞行状态下，进气道稳态气动载荷随着发动机流量的减少而增大，因此，发动机收收稿日期：2014—09—10作者简介：朱宇(1966)，男，自然科学研究员，主要从事飞机进

8、排气系统设计工作；E—mail：zhu”601@163．com。引用格式：朱宇，