飞机发动机进气管热气防冰研究.pdf

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1、设备设计／诊断维修／再制造现代制造工程(ModernManufacturingEngineering)2011年第2期飞机发动机进气管热气防冰研究’贺继林1⋯，杨勤1，何清华”(1中南大学现代复杂装备设计与极端制造教育部重点实验室，长沙410083；2湖南山河智能机械股份有限公司，长沙410100)摘要：针对“飞鹰”无人机发动机在运行状态下进气管结冰的问题，运用数值方法求解进气管水滴撞击特性。对发动机进气管模型进行简化，并在对发动机进气管流场计算的基础上，采用欧拉．拉格朗日方法，得到水滴的运动轨迹。进而确定水滴对发动机进气管表面的撞击特性参数，为“飞鹰

2、”无人机发动机进气防冰系统设计提供支持。关键词：无人机发动机；数值模拟；水滴运动；防冰·中图分类号：V231．3文献标志码：A文章编号：167l—_3133(2011)02—oll5—05Researchonthesteamanti-icingoftheaircraftengineHEJi．1inl”，YANGQinl，HEQing—hual’2(1KeyLaboratoryofModemComplexEquipmentDesignandExtremeManufacturing，MinistryofEducation，CentralSouthUnive

3、rsity，Changsha410083，China；2HunanSunwardIntelligentMachineryCo．Ltd．，Changsha410100，China)Abstract：Fore嚼neof“E蚶e”UAVrunning，thequestionwhichtheairintakeicesup，usingnumericalmethodtosolveimpactcharacteristicsofwaterdropletsintotheintaketube．Carriesonthesimplificationtotheengineair

4、intakemodel．andbasedonflowfield'scomputationofengineairintake．UsingEuler-Lagrangemethod，obtainthetrajectoriesofwaterdroplets．Furthermore，determinedtheimpactparametersofwaterdropletswhichonthesurfaceoftheengineintake，andprovidestheconditionfordesig-ningUAVinletanti—icesystem．Keyw

5、ords：engineofUAV；numericalsimulation；dropcampaign；anti—ice0引言发动机进气管和机翼在飞行过程中容易发生结冰，当进气管积冰时，极大地减小了气流的流通面积，使进入发动机的气流流量减小，降低了发动机的推力。为了保证发动机在给定转速下的推力，就必须自动增加燃油的比流量，这样一方面增加了燃油的消耗量；另一方面还会使汽缸前面系统的燃气温度增加，减少其寿命；最后还有可能造成发动机过富油熄火。因此，为了满足适航的要求，结冰表面都需要进行防、除冰设计，这对于飞机的操作性能和飞行性能是非常重要的⋯。本文研究的小型无

6、人机采用的是汽油机，其主要技术参数如表1所示。二冲程发动机工作原理：活塞向上运动，混合气流经过单向簧片阀吸入曲轴箱内；活塞下行把混合气压到燃烧室，完成第1次压缩；混合气到汽缸后活塞上行把进气口和排气口都关闭，当活塞把气体压缩到最小体积时(第2次压缩)火花塞点火；燃烧的压力把活表1发动机主要技术参数·湖南科技计划重点项目(2007FJl006)115m代制造lHhⅢmM¨u‰m《}撕删呻E塞往下推，、≮活塞F行划定竹位置川排’tLj先打开．废‘L排⋯然后进气[1打肝，新∞泥台气进凡汽缸把剩余废气挤出l计算方法一般采用数值模拟方浊研究所『采冰问题．传统方法

7、是先坩数值计算的方法求解、a、jer—Suakes业Eul—er方程，得到结冰址牛气的谴崖竹布，在此基础上计算用拉格朗R溘建Z的水滴运动力程，得到水滴运动轨迹，从而获得结冰及日皓冰盟的人小。另一种方法是把禽有水滴的牛气流动看作气涟耐州流动，用欧拉法建奇气液曲_}}1漉动的控制方程．然肝JH有限榨制体积法数值求解控制^程，得刮水滴的运动轨迹和结球表面的局新水收集系数术文采用第1种方泣通】j静{仆托格朗fj参学最f、的离散槲水滴的运动方程计∞．其运础轨迹m水滴的龄性呵受』J平衡．得到水滴运动山书。为：m。扎，Idt=，Ⅲ+F协+‘(1)cJ_ReI札，、“

8、“。“—矿荔，⋯～一’式巾：n。为水滴所受的阻力水滴所受的浮力，．。与水滴所受的重力一的台为：