發(fā)動機進口支板防冰加熱功率分布特性研究.pdf

1、飛機發(fā)動機的進口支板是航空發(fā)動機重要的進氣部件，在一定的氣象條件下很容易發(fā)生結(jié)冰現(xiàn)象，結(jié)冰會減小發(fā)動機的進氣流量，降低發(fā)動機運行效率，嚴重危害飛機飛行安全，因此針對發(fā)動機進口支板而開展的結(jié)冰和防冰研究是十分必要的。
　　目前對防冰熱載荷的預(yù)測通常是采用防冰表面溫度均勻分布的方法進行的，計算所得的防冰熱載荷往往偏大。為了減小防冰總的熱負荷，需要對防冰部件的防護區(qū)域和加熱功率分布特性進行研究。本文針對某型發(fā)動機進口支板設(shè)計了適用于復(fù)合

2、材料的電加熱防冰系統(tǒng)，并對其防冰加熱功率分布規(guī)律進行了研究，主要工作內(nèi)容有以下幾方面：
　　1）對飛機結(jié)冰的危害和防護方法進行了簡單介紹，總結(jié)了國內(nèi)外防/除冰問題的研究進展和研究方法，并重點分析了飛機復(fù)合材料部件電熱防冰系統(tǒng)的特點和研究現(xiàn)狀，指出了對復(fù)合材料部件電熱防冰系統(tǒng)加熱功率分布優(yōu)化研究的必要性。
　　2）總結(jié)國內(nèi)外冰風(fēng)洞的特點，對本實驗室的小型引射式結(jié)冰風(fēng)洞的風(fēng)道系統(tǒng)、噴霧系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等做簡單介紹，并對結(jié)冰風(fēng)洞的液

3、態(tài)水含量、水滴平均直徑和試驗段風(fēng)速等結(jié)冰氣象參數(shù)進行了標定，為開展后續(xù)的冰風(fēng)洞試驗奠定了基礎(chǔ)。
　　3）針對某型發(fā)動機進口支板設(shè)計了適用于復(fù)合材料的電加熱防冰系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用均勻熱流密度的電加熱結(jié)構(gòu)，并制作了冰風(fēng)洞試驗件；試驗測定了來流風(fēng)速30-60m/s條件下進口支板表面局部對流換熱系數(shù)分布；并進行了來流風(fēng)速30-50m/s，平均水滴粒徑為40μm，液態(tài)水含量0.58g/m3工況條件下的支板表面結(jié)冰試驗。不同工況下的試驗結(jié)果與數(shù)

4、值模擬計算的結(jié)果基本相符，驗證了數(shù)值計算結(jié)果的合理性。
　　4）在經(jīng)典Messinger模型的基礎(chǔ)上，加入了對水膜流動和蒙皮導(dǎo)熱的考慮，建立了新的數(shù)學(xué)模型，以此計算不同結(jié)冰氣象條件下的防冰熱載荷，并采用遺傳算法對某型發(fā)動機進口支板電加熱防冰系統(tǒng)進行了以最小加熱總功率為目的的優(yōu)化計算，得到不同工況最小加熱總功率情況下的支板表面水膜、熱流密度和溫度分布情況。
　　5）為了驗證數(shù)值計算的優(yōu)化結(jié)果，對防護區(qū)域采用分區(qū)加熱的結(jié)構(gòu)，重新