一种预冷组合发动机闭式氦循环系统及数字仿真建模方法技术方案

本申请公开了一种预冷组合发动机闭式氦循环系统及数字仿真建模方法，针对预冷组合发动机空气循环、氦气循环和氢气循环的工作特点，确定各部件匹配工作关系，利用部件法建立发动机部件级模型，在此基础上，构建发动机共同工作方程(平衡方程)，采用弦割法迭代求解，获得闭式氦循环系统总体数字仿真模型，为后续高性能宽包线预冷组合发动机闭式氦循环系统试验提供可靠的数据支撑。本申请采用部件法建立发动机部件级模型，其中部件特性为地面试车数据，保证了模型精度，在此基础上建立了七个平衡方程，采用弦割法迭代求解，提升了迭代算法的收敛性能。

【技术实现步骤摘要】

本申请属于仿真建模，涉及一种预冷组合发动机闭式氦循环系统及数字仿真建模方法。

技术介绍

1、为满足未来宽飞行包线高超声速空天飞机的研制需求，组合发动机(涡轮-冲压-火箭)成为高超声速动力领域的研究热点。其中预冷组合发动机通过加入预冷器冷却高速来流空气，大大提高了组合发动机的工作效率与比冲，简化了组合发动机中模态转化难题，因此预冷组合发动机成为实现ma0-25水平起降、空天往返任务中最有前景的组合发动机。

2、现阶段预冷组合发动机研制进程卡点在于：发动机中实现换热预冷作用的闭式氦循环系统的研制。闭式氦循环系统本质是以氦气作为中间介质，调取低温液氢燃料中的冷量对来流空气进行高效冷却，同时吸热升温的氦气将从高温空气中获得的热量重新利用，通过膨胀推动涡轮做功，图1为预冷组合发动机闭式氦循环系统原理图。为满足上述特性，闭式氦循环系统耦合了空气、氦气、氢气三个流路共同工作，涉及空气预冷器、氢氦回热器、氦加热器、空气压气机、氦涡轮、氦压气机、氢涡轮、燃烧室、喷管等多个部件，工作过程复杂。

3、产品试验是一款发动机成熟的必经之路，但组合发动机闭式氦本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种预冷组合发动机闭式氦循环系统及数字仿真建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的预冷组合发动机闭式氦循环系统及数字仿真建模方法，其特征在于，所述调整氦涡轮入口总压P0_h1的值，使氦涡轮入口流量qm0_h1和氦涡轮入口流量的计算值qm_h1达到平衡，具体如下：

3.根据权利要求1所述的预冷组合发动机闭式氦循环系统及数字仿真建模方法，其特征在于，所述调整氦涡轮入口流量qm0_h1的值，使氦涡轮功率N_T1与空气压气机功率N_C达到平衡，具体如下：

4.根据权利要求1所述的预冷组合发动机闭式氦循环系统及数字仿真建模方法，其特征在...

【技术特征摘要】

1.一种预冷组合发动机闭式氦循环系统及数字仿真建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的预冷组合发动机闭式氦循环系统及数字仿真建模方法，其特征在于，所述调整氦涡轮入口总压p0_h1的值，使氦涡轮入口流量qm0_h1和氦涡轮入口流量的计算值qm_h1达到平衡，具体如下：

3.根据权利要求1所述的预冷组合发动机闭式氦循环系统及数字仿真建模方法，其特征在于，所述调整氦涡轮入口流量qm0_h1的值，使氦涡轮功率n_t1与空气压气机功率n_c达到平衡，具体如下：

4.根据权利要求1所述的预冷组合发动机闭式氦循环系统及数字仿真建模方法，其特征在于，所述调整氢涡轮落压比pr_th1的值，使氢涡轮功率n_th1与氦压气机功率n_s1达到平衡，具体如下：

5.根据权利要求1所述的预冷组合发动机闭式氦循环系统及数字仿真建模方法，其特征在于，所述调整给定氢贮箱出口氢总压p_q0，使氦涡轮出口总压p_q4和空气压气机出口总压p_a5达到平衡，具体如下：

6.根据权利要求1所述的预冷组合发动机闭式氦循环系统及数字仿真建模方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘金鑫，赵小天，毛红威，马海波，刘典多，赵泽洋，南向谊，马元，陈雪峰，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：