[发明专利]一种航空小涵道比涡轮风扇发动机重量预估方法

说明书

本申请属于航空发动机设计技术领域，涉及一种航空小涵道比涡轮风扇发动机重量预估方法，所述方法包括分别进行风扇、压气机、高压涡轮、低压涡轮、主燃烧室、加力燃烧室、喷管以及外涵机匣的重量预估；累加上述零部件重量得到发动机主机重量，最后再叠加所述发动机主机重量8％‑10％的附件重量，得到整机重量。本申请提供了风扇、压气机、高压涡轮、低压涡轮、主燃烧室、加力燃烧室、喷管、外涵机匣部件重量预估模型，据此可以估算出整机重量，根据预估结果指导部件重量指标分配。

技术领域

本申请属于发动机设计技术领域，特别涉及一种航空小涵道比涡轮风扇发动机重量预估方法。

背景技术

在航空发动机方案设计阶段，尚未开展详细的结构设计，而实际工作中需要使用发动机重量数据作为强度估算以及飞机性能估算的原始数据，同时还需要向部件提供重量分配指标，作为部件详细设计的依据。发动机方案设计初期可行的重量预估方法是参考其它发动机重量或基于方案设计的性能、结构参数统计关系来进行预估。

国外自上世纪70年代起开始发展发动机重量估算方法，RobertP.Gerend和JohnP.Roundhill统计了1940年至1980年期间服役的发动机的空气流量、涵道比、压比、涡轮前温度、设计飞行马赫数及技术水平等参数，以此建立了用于发动机初步设计阶段的发动机重量估算程序。

我国自上世纪90年代也开展了重量预估研究，建立了针对涡喷、涡扇及涡轴、涡桨发动机的重量估算方法。可查的国外重量估算方法是基于上世纪40年代至80年代的国外活塞式、涡喷式航空发动机参数，国内的估算方法也大多数参考国外研究方法，上述方法一定程度的促进了发动机重量预估技术发展，但相对先进的发动机设计需求还存在差距，主要是：已有的计算模型仅能得到整机的重量，无法得到主要部件的重量，技术上无法实现向部件提供重量分配指标；文献中的估算方法仅包含几个有限参数的模型，算法精度低，依照该结果难以开展详细设计。

发明内容

为解决上述问题之一，本申请提出了一种航空小涵道比涡轮风扇发动机重量预估方法，包括：

步骤S1、进行风扇重量预估；

步骤S2、进行压气机重量预估；

步骤S3、进行高压涡轮重量预估；

步骤S4、进行低压涡轮重量预估；

步骤S5、进行主燃烧室重量预估；

步骤S6、进行加力燃烧室重量预估；

步骤S7、进行喷管重量预估；

步骤S8、进行外涵机匣重量预估；

步骤S9、累加步骤S1及步骤S8的重量，得到发动机主机重量；

步骤S10、在S9的基础上，叠加所述发动机主机重量8％-10％的附件重量，得到整机重量。

优选的是，所述步骤S1包括根据风扇重量预估数学模型进行风扇重量预估：

其中：gen代表发动机代数，D_m11为风扇进口中径，D_m12为风扇出口中径，n为风扇级数，v_t11为风扇进口叶尖速度。

优选的是，所述步骤S2包括根据压气机重量预估数学模型进行压气机重量预估：

其中：D_m15为压气机进口中径，D_m30为压气机出口中径，n为压气机级数，D_h15为压气机进口内径，D_t15为压气机出口外径，π为压气机增压比。

优选的是，所述步骤S3包括根据高压涡轮重量预估数学模型进行压气机重量预估：