管玉玺1,刘帅1,白杰2
摘要: 基于物理机理建立了包含初始工况、插值计算、功率计算和转子动力计算的卸载涡轮仿真模型,以揭示轴断裂后卸载涡轮转速的动态演化规律。模型采用脊背特性法扩展涡轮高转速特性,获取高转速下的流量与效率特性;结合燃烧工具箱分析燃气组分变化引起的变比热效应,基于相似理论定义转速与流量修正系数,实现富油工况下涡轮特性的准确外推。进一步采用控制变量法,系统研究了油气比、初始转速、内涵流量及进口参数对涡轮转速变化的影响规律。结果表明:油气比升高通过改变燃气定压比热容与比热比,显著提高涡轮加速度;初始转速越低,涡轮平均加速度越高,即使轴断裂发生于低转速工况,仍可能迅速超转至轮盘破裂转速;内涵流量对转速响应极为敏感,降低内涵流量可有效抑制转速上升;进口温度与涡轮加速度呈正相关,进口压强则通过影响相对换算流量间接作用于转速演化。本文阐明了各因素影响卸载涡轮转速的物理机制,为航空发动机轴断裂工况下的涡轮超转保护策略设计与整机安全仿真提供了理论依据和技术支持。
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