WS—9发动机试车性能计算分析
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摘要
本文根据航空发动机生产试车以及完善WS—9发动机计算机辅助测试(Computer Aided Testing CAT)系统的要求，深入研究了WS—9发动机稳态性能计算程序Q440，详细分析了程序的结构，分解出Q440程序中各个部件模块的热力学计算步骤和过程，运用部件法建立了WS—9发动机的稳态模型。首先，用所建立的发动机数学模型计算了发动机在设计点的各项性能，第二，根据发动机各部件的耦合特性参数计算得到发动机在非设计点状态下的各项稳态性能，第三，分别设定限制高压转子转速和低压转子转速逼近设计点条件下对应的参数，将计算得到的性能数据与设计点性能进行了比较，并将非设计点的计算结果与生产试车过程实测的性能数据进行对比，给出了该稳态模型计算结果与实际试车数据的误差。最后，从航空发动机的生产试车和航空发动机CAT研制的角度论述了该文的意义。
In this paper, for the requirements of aeroengine testing and WS-9 aeroengine Computer Aided Testing(CAT) system, a steady-state numerical model of the WS-9 aeroengine is developed. It is discussed in detail that the structure of Q440, the WS-9 steady-state performance program. And it is clarified that the thermodynamic mumerical processes of the engine's parts. Firstly, the performance is calculated at the design point of the WS-9 aeroengine by using the numerical model established. Secondly, after obtaining the performance coupling parameters, the steady-state performance of the non-designed points is caculated. Third, respectively make the limitation of rotate speed of the high pressure rotor and low pressure rotor equal to corresponding parameters of designed point, after the data calculated compared with those of designed point and actual testing of the manufactory, the error is obtained. At the end, the significance of this paper is discussed at the aspects of guidance and evaluation o f the aeroengine
testing in manufactory, and the developing of the aeroengine CAT system.
In this paper, for the requirements of aeroengine testing and WS-9 aeroengine Computer Aided Testing(CAT) system, a steady-state numerical model of the WS-9 aeroengine is developed. It is discussed in detail that the structure of Q440, the WS-9 steady-state performance program. And it is clarified that the thermodynamic mumerical processes of the engine's parts. Firstly, the performance is calculated at the design point of the WS-9 aeroengine by using the numerical model established. Secondly, after obtaining the performance coupling parameters, the steady-state performance of the non-designed points is caculated. Third, respectively make the limitation of rotate speed of the high pressure rotor and low pressure rotor equal to corresponding parameters of designed point, after the data calculated compared with those of designed point and actual testing of the manufactory, the error is obtained. At the end, the significance of this paper is discussed at the aspects of guidance and evaluation o f the aeroengine
testing in manufactory, and the developing of the aeroengine CAT system.
引文
【1】 吴大观．从航空发动机的发展过程看试验设备进步的重要性[J]．航空与航天工程学报，1986，4：1～5．
【2】 李存杰．涡喷(涡扇)发动机的数值模拟和数值试验技术[J]．飞航导弹，1995．11：56～60．
【3】 张健．航空发动机地面试验技术的近期发展及我们的对策[J]．燃气涡轮试验与研究，2002，15(1)：6～10．
【4】 方昌德．技术进步对发动机试验设备建设的要求[J]．燃气涡轮试验与研究，2002，15(1)：33～37．
【5】 江义军．推进系统数值仿真综述[J]．燃气涡轮试验与研究，2000，13(4)：56～58．
【6】 吴虎，廉小纯．某型加力涡扇发动机特性的三层迭代模拟[J]．推进技术，2002，23(2)：118～120．
【7】 马会民，樊思齐，卢燕．带推力矢量的涡扇发动机实时数学模型研究[J]．推进技术，2001，22(5)：376～379．
【8】 刘大响．对加快发展我国航空动力的思考[J]．航空动力学报，2001，16 (1)： 1～7．
【9】 刘选民．飞机推进系统飞行试验技术的发展[J]．航空科学技术，2000，4：25～27．
【10】 樊丁，李元业，杨生发，等．某型涡扇发动机试车台计算机数采及自动试车系统设计[J]．航空动力学报，1997，12(1)：101～103．
【11】 李斌，陈桂英，雷勇，等．航空发动机试车CAT技术[J]．航空制造工程，1996，8：29～31．
【12】 冯正平，孙健国，黄金泉，等．一种建立航空发动机状态变量模型的新方法[J]．航空动力学报，1998，13(4)：435～438．
【13】 冯国泰，黄家骅，王松涛．航空发动机数值仿真试验台建立中几个关键技术问题的讨论[J]．航空动力学报，2002，17(4)：483～488．
【14】 张主诚 陈本柱 盛元生．航空发动机试验技术[M]．北京：航空工业出版社，1989．
【15】 于德会．航空发动机地面试车工作状态模拟研究[D]．西安：西北工业大学，1998．
【16】 沈伟．自由涡轮型涡轴发动机动态建模及仿真研究[D]．西安：西北工业
大学，1994．
【17】李斌．航空发动机试车计算机辅助试验(CAT)技术研究[D]．西安：西北工业大学，1997．
【18】戴小立．专家系统在航空发动机试车CAT中的应用[D]．西安：西北工业大学，1996．
【19】吴大观．涡轮风扇发动机及其系统的性能研究[M]．北京：国防工业出版社，1986．
【20】西工大703教研室，红旗机械厂设计所．单轴涡喷和涡扇发动机特性计算程序[Z]．西安：西北工业大学，1975．
【21】吴志真，雷勇，陈桂英，等．航空发动机试车计算机辅助试验(CAT)技术研究[A]．第二届发动机试验技术与测试学术会议[C]，1995．
【22】国营红旗机械厂．斯贝MK202生产试车大纲QTS·51710L第Ⅲ版[Z]．西安：国营红旗机械厂，1982．
【23】唐狄毅，廉小纯．航空燃气轮机原理(下册)[M]．北京：国防工业出版社，1990．
【24】西工大703教研室，红旗机械厂．计算燃气涡轮发动机循环性能的变比热法[Z]．西安：科技资料总字第182期，1975．
【25】桂良进，王军，董波．Fortran Powerstation 4．0使用与编程[M]．北京：北京航空航天大学出版社，1999．
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【27】Wang Yonghong. A New Method of Predicting the Performance of Gas Turbine Engines [J]. ASME 90-GT-337, 1990.
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【30】刘尚明，王雪瑜，朱行健．双轴涡喷发动机的实时数字模拟[J]．航空动力学报，1991，6(3)：．
【31】I.E. Douglas. Development of a Generalized Computer Program for Gas Turbine Performance Simulation [D]. School of Mechanical Engineering Granfield Institute of Technology, 1985.
【32】 R.W. Koening, L.H. Fishbach. GENENG - A Program for Turbojet and Turbofan Engines [R]. NASA TN D-6552, 1972。
【33】 G.L. Converse, R.G. Giffin. Extended Parametric Representation of Compressor Fans and Turbines Volume Ⅰ --CMGEN User' s Manual [R]. NASA-CR-174645, 1987.
【34】 G.L. Converse, R.G. Giffin. Extended Parametric Representation of Compressor Fans and Turbines Volume Ⅱ--PART User' s Manual [R]. NASA-CR-174646, 1987.
【35】 G.L. Converse. Extended Parametric Representation of Compressor Fans and Turbines Volume Ⅲ --MODFAN User' s Manual [R]. NASA-CR-174647, 1987.
【36】 西北工业大学，南京航空学院等三校合编．气体动力学基础[M]． 国防工业出版社，1983．
【37】 K. Selder, J.R, Mihaloew, R.J. Blaba. Generalized Simulation Technique for Turbojet Engine System Analysis [R]. NASATND-6670, 1972.
【38】 J.S. Mackinney. Simulation of Turbofan Engine Part 1, Description of Methods and Balancing Technique[J]. AFAPL TR-67-125, Pt. 1 (ADB25917), 1967。
【39】 管彦深，程炳洵。双转子加力涡喷发动机实时数字模拟器的研制课题研究报告[R]．西安：西北工业大学，1991．
【40】 Zaghlool S.A. Computer Aided Design-Computer Aided Testing "CAD/CAT" technique for new and existing systems [A]. the International Computer in Engineering Conference and Exhibition[C]. Boston, MA, Aug, 1985.
【41】 [美]普拉特·惠特尼公司编，周晓青，金如山，等译， 航空燃气涡轮发动机[M]．北京：宇航出版社，1992．
【2】 李存杰．涡喷(涡扇)发动机的数值模拟和数值试验技术[J]．飞航导弹，1995．11：56～60．
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【36】 西北工业大学，南京航空学院等三校合编．气体动力学基础[M]． 国防工业出版社，1983．
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