噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的案例
基于隱形飛機(jī)噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)雙S彎噴管的纖維纏繞工藝
【摘要】
韓國(guó)C2ES【1】和KCarbon【2】公司使用Cadfil軟件【3】設(shè)計(jì)噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的雙S彎噴管，其合作成果已在JEC期刊【4】上發(fā)表。
在設(shè)計(jì)雙S彎噴管時(shí)，必須提前通過工藝設(shè)計(jì)仿真工具（CAD/CAM）創(chuàng)建準(zhǔn)確的纖維放置和纏繞軌跡。然而，對(duì)于非軸對(duì)稱的纏繞仿真，是相當(dāng)困難的。
Cadfil 有幾種不同的纏繞非標(biāo)準(zhǔn)幾何形狀的設(shè)計(jì)策略。因?yàn)殡pS彎噴管是一個(gè)復(fù)雜的管道（可變截面的多彎曲管），所以使用了基于相對(duì)彎曲脊柱生成的螺旋路徑的方法。這類似于相對(duì)軸線為直線的普通圓管的纏繞螺旋線。
關(guān)鍵詞：非軸對(duì)稱繞組仿真、纖維纏繞工藝仿真
基于隱形飛機(jī)噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)雙S彎噴管的纖維纏繞工藝
在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中，戰(zhàn)斗機(jī)、轟炸機(jī)和無人作戰(zhàn)飛行器 (UCAV) 的隱身技術(shù)是通過確保空中優(yōu)勢(shì)來決定戰(zhàn)爭(zhēng)勝負(fù)的重要因素。隱身是指一種避免被敵方雷達(dá)和紅外探測(cè)器探測(cè)到的技術(shù)。在紅外（IR）信號(hào)檢測(cè)的情況下，飛機(jī)本身的熱量，尤其是高溫的發(fā)動(dòng)機(jī)和后機(jī)身發(fā)出的熱量輻射量最大。
由于必須設(shè)計(jì)飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)噴嘴以實(shí)現(xiàn)紅外信號(hào)抑制，因此應(yīng)用了S形噴嘴（雙S彎噴管），以使發(fā)動(dòng)機(jī)的高溫部分不可見。此外，采用大縱橫比的出口形狀來降低廢氣羽流溫度的紅外特征（圖 1）。多層復(fù)合材料需滿足發(fā)動(dòng)機(jī)排氣噴嘴的功能和結(jié)構(gòu)要求。
圖1 (a) UCAV進(jìn)氣管（綠色）和排氣噴嘴（橙色）的3D草圖 (b) 3種不同幾何形狀的排氣噴嘴
(c) 應(yīng)用不同噴嘴后的紅外特征模擬結(jié)果
噴嘴的最內(nèi)層由碳纖維增強(qiáng)碳化硅 (C-SiC) 復(fù)合材料制成，具有出色的熱穩(wěn)定性和耐腐蝕性。最外層由碳纖維增強(qiáng)塑料 (CFRP) 組成，這是一種輕質(zhì)材料，可保持結(jié)構(gòu)強(qiáng)度以抵抗軸向推力和內(nèi)部壓力。
展開 基于隱形飛機(jī)噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)雙S彎噴管的纖維纏繞工藝
【摘要】
韓國(guó)C2ES【1】和KCarbon【2】公司使用Cadfil軟件【3】設(shè)計(jì)噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的雙S彎噴管，其合作成果已在JEC期刊【4】上發(fā)表。
在設(shè)計(jì)雙S彎噴管時(shí)，必須提前通過工藝設(shè)計(jì)仿真工具（CAD/CAM）創(chuàng)建準(zhǔn)確的纖維放置和纏繞軌跡。然而，對(duì)于非軸對(duì)稱的纏繞仿真，是相當(dāng)困難的。
Cadfil 有幾種不同的纏繞非標(biāo)準(zhǔn)幾何形狀的設(shè)計(jì)策略。因?yàn)殡pS彎噴管是一個(gè)復(fù)雜的管道（可變截面的多彎曲管），所以使用了基于相對(duì)彎曲脊柱生成的螺旋路徑的方法。這類似于相對(duì)軸線為直線的普通圓管的纏繞螺旋線。
關(guān)鍵詞：非軸對(duì)稱繞組仿真、纖維纏繞工藝仿真
在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中，戰(zhàn)斗機(jī)、轟炸機(jī)和無人作戰(zhàn)飛行器 (UCAV) 的隱身技術(shù)是通過確保空中優(yōu)勢(shì)來決定戰(zhàn)爭(zhēng)勝負(fù)的重要因素。隱身是指一種避免被敵方雷達(dá)和紅外探測(cè)器探測(cè)到的技術(shù)。在紅外（IR）信號(hào)檢測(cè)的情況下，飛機(jī)本身的熱量，尤其是高溫的發(fā)動(dòng)機(jī)和后機(jī)身發(fā)出的熱量輻射量最大。
由于必須設(shè)計(jì)飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)噴嘴以實(shí)現(xiàn)紅外信號(hào)抑制，因此應(yīng)用了S形噴嘴（雙S彎噴管），以使發(fā)動(dòng)機(jī)的高溫部分不可見。此外，采用大縱橫比的出口形狀來降低廢氣羽流溫度的紅外特征（圖 1）。多層復(fù)合材料需滿足發(fā)動(dòng)機(jī)排氣噴嘴的功能和結(jié)構(gòu)要求。
圖1 (a) UCAV進(jìn)氣管（綠色）和排氣噴嘴（橙色）的3D草圖 (b) 3種不同幾何形狀的排氣噴嘴
(c) 應(yīng)用不同噴嘴后的紅外特征模擬結(jié)果
噴嘴的最內(nèi)層由碳纖維增強(qiáng)碳化硅 (C-SiC) 復(fù)合材料制成，具有出色的熱穩(wěn)定性和耐腐蝕性。最外層由碳纖維增強(qiáng)塑料 (CFRP) 組成，這是一種輕質(zhì)材料，可保持結(jié)構(gòu)強(qiáng)度以抵抗軸向推力和內(nèi)部壓力。最后，為了粘合和絕緣，在C-SiC和CFRP材料之間使用了陶瓷材料。
展開 NIMS采用Ansys材料解決方案推動(dòng)更具可持續(xù)性的新一代噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展
日本獨(dú)家公共研究機(jī)構(gòu)采用Ansys材料數(shù)據(jù)管理解決方案創(chuàng)建環(huán)保材料庫(kù)，以實(shí)現(xiàn)高效的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)開發(fā)
主要亮點(diǎn)
NIMS使用Ansys材料解決方案Granta MI來分析和選擇耐熱材料，以提高飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的能效和熱效率，并減少二氧化碳排放
Ansys材料數(shù)據(jù)管理軟件是NIMS新材料開發(fā)、信息和應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)架構(gòu)
日本國(guó)立材料研究所（NIMS）使用Ansys材料數(shù)據(jù)管理軟件Ansys? Granta MI?，為日本飛機(jī)制造商開發(fā)可持續(xù)材料數(shù)據(jù)庫(kù)。該數(shù)據(jù)庫(kù)是一個(gè)環(huán)保材料智能庫(kù)，它將使工程師和設(shè)計(jì)人員在研發(fā)新一代噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，能夠更輕松地選擇更清潔、更智能的資源。
隨著全球?qū)夂騿栴}的關(guān)注不斷增加，航空業(yè)的許多領(lǐng)導(dǎo)者都承諾到2050年實(shí)現(xiàn)二氧化碳（CO2）凈零排放。為了支持該計(jì)劃，NIMS使用Ansys材料解決方案研究耐熱材料，以提高能效和熱效率，并減少二氧化碳排放。利用這些數(shù)據(jù)，NIMS將與日本燃?xì)廨啓C(jī)學(xué)會(huì)聯(lián)合創(chuàng)建一個(gè)材料數(shù)據(jù)庫(kù)，為當(dāng)?shù)仫w機(jī)制造商提供一站式的本土可持續(xù)材料數(shù)據(jù)庫(kù)。此外，該數(shù)據(jù)庫(kù)還將減少使用新材料所需的國(guó)際合規(guī)與清關(guān)時(shí)間和成本。
展開 Altair OptiStruct 助力超音速汽車“尋血獵犬”：直擊陸上極速世界紀(jì)錄的突破
EJ-200噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)和固液混合火箭發(fā)動(dòng)機(jī)（包含固體推進(jìn)器和液體氧化劑）增強(qiáng)了車輛的性能。火箭發(fā)動(dòng)機(jī)提供原始 動(dòng)力，而噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力控制。火箭發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)產(chǎn)生27000磅的推力，長(zhǎng)14英尺，直徑長(zhǎng)18英寸，幾乎和一級(jí)方程式 賽車一樣長(zhǎng)。噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)能夠產(chǎn)生20000磅的推力，給汽車總共提供47000磅的推力——相當(dāng)于135000匹馬力或180個(gè)一 級(jí)方程式賽車的功率。
此外，一個(gè)800馬力賽車用發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)泵送過氧化氫(HTP)、液體氧化劑到火箭的固體燃料來點(diǎn)燃它。只要HTP在流動(dòng)，固 液混合火箭發(fā)動(dòng)機(jī)就只能燃燒它的固體燃料。當(dāng)HTP停止流動(dòng)，火箭發(fā)動(dòng)機(jī)就安全熄火。
虛擬仿真分析
Noble說整個(gè)團(tuán)隊(duì)將最后33個(gè)月的時(shí)間放在了空氣動(dòng)力學(xué)方面的研究和火箭助推器研發(fā)上。事實(shí)上，車輛已經(jīng)嘗試了10 個(gè)不同的設(shè)計(jì)方案。“我們必須確保重心和壓力中心在正確的位置。”他說，“在概念設(shè)計(jì)階段，在1.3馬赫時(shí)的浮力為12噸，我 們最后確定了一個(gè)安全的設(shè)計(jì)方案——不會(huì)產(chǎn)生浮力。在此，我們非常感謝合作伙伴Intel，給我們提供了3臺(tái)超大的計(jì)算集群 來幫助我們進(jìn)行仿真分析。”
設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)用了18個(gè)月的時(shí)間來構(gòu)思如何在沉重的EJ-200噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)上放置441-lb火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。然而，隨著概念設(shè)計(jì)的 進(jìn)程，設(shè)計(jì)人員發(fā)現(xiàn)需要更多的推力來克服空氣阻力。在經(jīng)過細(xì)致的評(píng)估后，他們決定利用重約882磅的固液混合火箭發(fā)動(dòng) 機(jī)，不幸的是火箭發(fā)動(dòng)機(jī)上額外的推力使得車輛發(fā)生搖晃，于是設(shè)計(jì)人員返回到設(shè)計(jì)面板和概念設(shè)計(jì)上，將噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)放 在火箭發(fā)動(dòng)機(jī)之上。
CFD軟件工具在車輛的研發(fā)過程中起到了重要作用。設(shè)計(jì)人員已經(jīng)使用威爾士斯旺西大學(xué)研發(fā)的CFD軟件。
展開 
美媒：中國(guó)軍用航發(fā)技術(shù)亟待提升 俄羅斯卻幫不上忙
圖為殲-10A戰(zhàn)斗機(jī)
文章稱，盡管存在上述巨大障礙，中國(guó)在軍事航空領(lǐng)域仍在快速取得進(jìn)步，中國(guó)也不大可能永遠(yuǎn)在發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)上處于落后地位。3D打印技術(shù)的進(jìn)步可能為它提供一種快速實(shí)現(xiàn)噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)制造、樣機(jī)驗(yàn)證及開發(fā)的途徑。
然而，雖然世界各國(guó)軍隊(duì)已在使用3D打印技術(shù)生產(chǎn)飛機(jī)及艦船零部件，但尚未用3D技術(shù)生產(chǎn)出現(xiàn)代化的軍用級(jí)別的渦扇噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)。鑒于此類任務(wù)的內(nèi)在復(fù)雜性，這種技術(shù)可能需要多年時(shí)間才能足夠成熟以便進(jìn)行推廣。就目前而言，如果中國(guó)要掌握戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)，進(jìn)而最大限度地提高該國(guó)空軍的作戰(zhàn)效率的話，那么它就必須作出艱難抉擇。
展開 由“離子風(fēng)”飛機(jī)，看人類航空動(dòng)力的歷史變革
不過，這臺(tái)蒸汽機(jī)則成為了世界上最早的航空發(fā)動(dòng)機(jī)概念機(jī)。
夢(mèng)想照進(jìn)現(xiàn)實(shí)
1903年，電力的應(yīng)用在歐洲普及，而這一年，人類在經(jīng)歷61年等待后終于夢(mèng)想成真，萊特兄弟設(shè)計(jì)的“飛行者1號(hào)”飛上了藍(lán)天。而驅(qū)動(dòng)這架飛機(jī)螺旋槳的是一臺(tái)擁有12馬力功率的活塞式汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，其僅重82千克。而從1903年到1943年這40年間，活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)在飛機(jī)上得到了全面的應(yīng)用，著名飛機(jī)型號(hào)有容克斯W33型客郵運(yùn)輸機(jī)、日本“零式”戰(zhàn)斗機(jī)、P-51“野馬”戰(zhàn)斗機(jī)等。
一代更比一代強(qiáng)
然而，隨著人類腳步的前進(jìn)，還是發(fā)現(xiàn)了活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的極限。對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)來說，在V型發(fā)動(dòng)機(jī)和轉(zhuǎn)缸發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)逐漸把發(fā)動(dòng)機(jī)潛力挖掘到極致的時(shí)候，提升發(fā)動(dòng)機(jī)功率的代價(jià)就是大幅增加發(fā)動(dòng)機(jī)的重量，因此，以螺旋槳驅(qū)動(dòng)的飛機(jī)，其飛行速度面臨瓶頸。
1939年8月27日，人類歷史上第一架噴氣式飛機(jī)He178起飛，該飛機(jī)由德國(guó)飛機(jī)設(shè)計(jì)師亨克爾研制。噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)采用和活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)不同的循環(huán)方式，打破了傳統(tǒng)的活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的工作理念。之后，噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)得到了應(yīng)用，而第一次投入實(shí)戰(zhàn)的噴氣式飛機(jī)是德國(guó)生產(chǎn)的梅塞施密特Me262戰(zhàn)機(jī)。1944年7月25日，Me262首次與皇家空軍一架“蚊”式飛機(jī)相遇，“蚊”式偵察機(jī)在慕尼黑上空9000米高度飛行，之前，英國(guó)飛行員根本不害怕德國(guó)戰(zhàn)斗機(jī)，通常它們爬到這個(gè)高度的時(shí)候早就沒勁了。因此當(dāng)他扭頭發(fā)現(xiàn)身后400米處出現(xiàn)了一架敵機(jī)的時(shí)候，多少有點(diǎn)驚訝，更令他驚訝的是，這架飛機(jī)竟然沒有螺旋槳！這就是首次與德國(guó)Me262飛機(jī)遭遇的盟軍飛行員回憶。
展開 噴氣式飛機(jī)進(jìn)氣口那么大，下雨時(shí)，雨水進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)有影響？
噴氣式飛機(jī)在飛行的時(shí)候如果遇到下雨，那么雨水確實(shí)是會(huì)大量進(jìn)入到發(fā)動(dòng)機(jī)的。我們用世界上最常見的一臺(tái)民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)CFM-56發(fā)動(dòng)機(jī)為例，這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)每秒鐘可以吸進(jìn)去300公斤空氣。所以一架有兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的波音737飛機(jī)一秒鐘可以吸進(jìn)去500立方米的空氣，半分鐘可以把一個(gè)大型體育館的空氣抽光。而如果遇到了下雨，這一整個(gè)體育館那么大的空間里的雨滴都會(huì)被吸到發(fā)動(dòng)機(jī)里面去。
有人想，這么多水進(jìn)到發(fā)動(dòng)機(jī)里面去，是不是一下子就會(huì)把發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室里面的火給澆滅了、讓航空發(fā)動(dòng)機(jī)熄火呀?
雖然理論上發(fā)動(dòng)機(jī)有可能因?yàn)橛甑芜M(jìn)入而熄火，但是實(shí)際上是不會(huì)的。
我們知道，空氣不是直接進(jìn)入到燃燒室燃燒的，而是要先經(jīng)過壓氣機(jī)壓縮【如下圖所示】。
不說發(fā)動(dòng)機(jī)核心溫度高達(dá)1500以上某些軍用發(fā)動(dòng)機(jī)甚至能達(dá)到1800度的核心溫度，這樣的溫度啥水都成水蒸氣了，就說壓縮機(jī)吧，我們知道空氣被壓縮后溫度會(huì)上升（有興趣的讀者可以拿出自家打氣筒堵住出氣口壓下壓把再摸摸底下空氣所在的地方，力氣夠大的話甚至?xí)悬c(diǎn)燙手），而壓縮機(jī)的力量顯然比我們的手要大多了，它能輕松將空氣壓縮到溫度幾百度的高溫，這樣的溫度誰都成水蒸氣了，這樣對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)而言最多就相當(dāng)于進(jìn)氣的含氧量降低，功率稍微不足了而已。
同時(shí)，飛機(jī)起飛時(shí)遇到小雨還能起到噴水加力的效應(yīng)。當(dāng)飛機(jī)起飛時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)處于最大轉(zhuǎn)速下，大部分進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的雨水在離心力作用下被甩到外涵，這樣只有少量雨水進(jìn)入內(nèi)涵。而流入內(nèi)涵的雨水還起到噴水加力的效果，使發(fā)動(dòng)機(jī)推力增大，從而改善飛機(jī)起飛性能。
展開 由NASA支持的項(xiàng)目選用Ansys仿真技術(shù)驗(yàn)證有關(guān)航空可持續(xù)性的開創(chuàng)性研究
在這項(xiàng)為期五年的項(xiàng)目中，中佛羅里達(dá)大學(xué)（UCF）將采用Ansys行業(yè)領(lǐng)先的仿真技術(shù)進(jìn)行分析和測(cè)試，以確認(rèn)將氨作為零碳排放噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)替代燃料的可行性
主要亮點(diǎn)
Ansys仿真工具將幫助研究人員對(duì)液態(tài)氨（NH3）的使用進(jìn)行驗(yàn)證，這是一種更具可持續(xù)性的飛機(jī)替代燃料
此次合作將支持全球航空業(yè)實(shí)現(xiàn)，并且有可能超越2050年達(dá)到零排放的目標(biāo)
仿真技術(shù)有望幫助該研究項(xiàng)目通過采用零碳排放的替代燃料，來推動(dòng)航空業(yè)的顛覆性發(fā)展
Ansys將為由中佛羅里達(dá)大學(xué)（UCF）牽頭開展的研究提供支持，該項(xiàng)目已獲得美國(guó)宇航局大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)力計(jì)劃（NASA University Leadership Initiative）授予的1,000萬美元資助，項(xiàng)目為期五年旨在加速航空業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。項(xiàng)目旨在開發(fā)以液態(tài)氨（NH3）作為飛機(jī)更具可持續(xù)性的替代燃料的零碳排放噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)。Ansys仿真解決方案將作為項(xiàng)目的關(guān)鍵技術(shù)，以驗(yàn)證氨的使用情況，并在預(yù)期的時(shí)間內(nèi)獲得可靠結(jié)果。
通過集成Ansys化學(xué)動(dòng)力學(xué)和計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)（CFD）仿真工具——Ansys Chemkin-Pro和Ansys Fluent，研究人員能夠仿真關(guān)于氨的復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)，包括：熱交換管內(nèi)部液態(tài)氨的蒸發(fā)、傳熱、氨與氫氣在空氣中的燃燒等。其目標(biāo)是將氨作為主要的氫載體，通過誘導(dǎo)化學(xué)催化劑來利用氨中的氫成分，同時(shí)實(shí)現(xiàn)只向空氣中釋放安全的排放物。
展開 由NASA支持的項(xiàng)目選用Ansys仿真技術(shù)驗(yàn)證有關(guān)航空可持續(xù)性的開創(chuàng)性研究
在這項(xiàng)為期五年的項(xiàng)目中，中佛羅里達(dá)大學(xué)（UCF）將采用Ansys行業(yè)領(lǐng)先的仿真技術(shù)進(jìn)行分析和測(cè)試，以確認(rèn)將氨作為零碳排放噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)替代燃料的可行性
主要亮點(diǎn)
Ansys仿真工具將幫助研究人員對(duì)液態(tài)氨（NH3）的使用進(jìn)行驗(yàn)證，這是一種更具可持續(xù)性的飛機(jī)替代燃料
此次合作將支持全球航空業(yè)實(shí)現(xiàn)，并且有可能超越2050年達(dá)到零排放的目標(biāo)
仿真技術(shù)有望幫助該研究項(xiàng)目通過采用零碳排放的替代燃料，來推動(dòng)航空業(yè)的顛覆性發(fā)展
Ansys將為由中佛羅里達(dá)大學(xué)（UCF）牽頭開展的研究提供支持，該項(xiàng)目已獲得美國(guó)宇航局大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)力計(jì)劃（NASA University Leadership Initiative）授予的1,000萬美元資助，項(xiàng)目為期五年旨在加速航空業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。項(xiàng)目旨在開發(fā)以液態(tài)氨（NH3）作為飛機(jī)更具可持續(xù)性的替代燃料的零碳排放噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)。Ansys仿真解決方案將作為項(xiàng)目的關(guān)鍵技術(shù)，以驗(yàn)證氨的使用情況，并在預(yù)期的時(shí)間內(nèi)獲得可靠結(jié)果。
通過集成Ansys化學(xué)動(dòng)力學(xué)和計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)（CFD）仿真工具——Ansys Chemkin-Pro和Ansys Fluent，研究人員能夠仿真關(guān)于氨的復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)，包括：熱交換管內(nèi)部液態(tài)氨的蒸發(fā)、傳熱、氨與氫氣在空氣中的燃燒等。其目標(biāo)是將氨作為主要的氫載體，通過誘導(dǎo)化學(xué)催化劑來利用氨中的氫成分，同時(shí)實(shí)現(xiàn)只向空氣中釋放安全的排放物。
UCF學(xué)生將先進(jìn)的激光光譜儀器與UCF CATER的HiPER STAR激波管設(shè)施耦合，以收集發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)條件下的燃燒實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)
“我們希望為更清潔的航空業(yè)開發(fā)一種可擴(kuò)展的解決方案，與Ansys合作將幫助我們更快地實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，如果沒有Ansys流體仿真工具提供的先進(jìn)功能，我們將無法驗(yàn)證液態(tài)氨是否能夠作為一種可靠的替代燃料。”
展開 日美歐推進(jìn)新一代飛機(jī)研究 電動(dòng)化超音速或?qū)崿F(xiàn)
在天空中，利用高性能發(fā)動(dòng)機(jī)等推進(jìn)飛機(jī)電動(dòng)化的動(dòng)向逐漸出現(xiàn)。為減少噪音，航空界也在推進(jìn)超音速客機(jī)的研發(fā)。技術(shù)革新可能使夢(mèng)想的新一代飛機(jī)成為現(xiàn)實(shí)。據(jù)日本《朝日新聞》8月6日?qǐng)?bào)道，今年7月，全世界最大規(guī)模的范堡羅航空展在英國(guó)舉行。生產(chǎn)高級(jí)汽車的英國(guó)企業(yè)阿斯頓·馬丁和勞斯萊斯公司各自發(fā)布了小型垂直升降電動(dòng)飛機(jī)的構(gòu)想。在新一代飛機(jī)研發(fā)中，電動(dòng)化成為世界潮流之一。報(bào)道稱，其背景在于，航空界致力于提高空運(yùn)便利性和解決地球變暖問題。國(guó)際民用航空組織2016年就減少國(guó)際航班溫室氣體排放達(dá)成協(xié)議，提出了2050年的溫室氣體排放量減至2005年的一半的目標(biāo)。選擇飛機(jī)出行的乘客今后將繼續(xù)增加，飛機(jī)數(shù)量20年后預(yù)計(jì)將翻一番。日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)(JAXA)航空技術(shù)部門的西澤啟表示：“如果只是在傳統(tǒng)技術(shù)的基礎(chǔ)上拓展則無法達(dá)成目標(biāo)。有必要進(jìn)行技術(shù)革新。”報(bào)道稱，較有發(fā)展前景的新一代手段是電動(dòng)化。隨著電動(dòng)汽車的開發(fā)，電池和發(fā)動(dòng)機(jī)功能提高，技術(shù)革新也不斷推進(jìn)。歐洲空中客車公司去年宣布將于2020年進(jìn)行電動(dòng)飛機(jī)的實(shí)證實(shí)驗(yàn)。將可容納100名乘客的噴氣式飛機(jī)的四個(gè)引擎中的一個(gè)置換為電動(dòng)機(jī)，噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)動(dòng)風(fēng)扇讓飛機(jī)飛行。這種技術(shù)也被稱為“混合動(dòng)力技術(shù)”。空中客車公司的目標(biāo)是，在2050年前生產(chǎn)出可大幅減少燃料費(fèi)、二氧化碳排放量和噪音的混合動(dòng)力客機(jī)。該公司正探討的是研制“E-Thrust”，具體而言就是，用1臺(tái)噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電，讓6臺(tái)電動(dòng)風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)。美國(guó)“蜂鳥”航空公司計(jì)劃到2022年發(fā)售小型混合動(dòng)力飛機(jī)，該公司獲得了美國(guó)波音公司旗下的投資公司出資。其目標(biāo)是，將來實(shí)現(xiàn)飛機(jī)完全靠電力飛行的完全電動(dòng)化。日本也開始出現(xiàn)飛機(jī)電動(dòng)化的動(dòng)向。今年7月，JAXA與經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省、民間企業(yè)等成立了“航空器電動(dòng)化共同體”。JAXA已成功進(jìn)行小型飛機(jī)的電動(dòng)化試驗(yàn)，該機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)人意氣風(fēng)發(fā)地表示“最終將實(shí)現(xiàn)客機(jī)引擎電動(dòng)化”。
展開 噴氣客機(jī)渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)診斷與改進(jìn)
摘要
通過動(dòng)態(tài)分析和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試對(duì)一噴氣客機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)作出診斷，發(fā)現(xiàn)渦輪葉輪的變?nèi)釋?dǎo)致極轉(zhuǎn)動(dòng)慣量顯著下降，因而改變發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)特性，使其臨界轉(zhuǎn)速接近飛機(jī)的巡航轉(zhuǎn)速，產(chǎn)生不應(yīng)有的振動(dòng)和噪聲。文章提出了具體改進(jìn)方案，已為研制單位采用。
0. 引言
1993年美國(guó)某飛機(jī)制造公司精心研制出一架小型噴氣客機(jī)的樣機(jī)，當(dāng)樣機(jī)以巡航速度試飛時(shí)，即發(fā)現(xiàn)機(jī)身尾部的渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)有劇烈的振動(dòng)，且振動(dòng)通過機(jī)身傳到客艙引起噪聲水平明顯上升。該公司對(duì)這一現(xiàn)象始料未及，迫切要求咨詢專家提供處理方案。美國(guó)弗吉尼亞大學(xué)E.J.Gunter博士與作者經(jīng)仔細(xì)研究發(fā)現(xiàn)，因過高估計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉輪的剛性，設(shè)計(jì)師們誤以為發(fā)動(dòng)機(jī)各階臨界轉(zhuǎn)速已遠(yuǎn)離飛機(jī)的巡航轉(zhuǎn)速，而實(shí)際上發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)或幾個(gè)臨界轉(zhuǎn)速十分接近巡航轉(zhuǎn)速，故產(chǎn)生激烈的振動(dòng)，傳到客艙后引起噪聲上升。
本文通過動(dòng)態(tài)分析結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)作出診斷，并提出具體改進(jìn)方案。
（提到E.J.Gunter博士，大家是不是有些熟悉或者很熟悉了呢？ 弗吉尼亞大學(xué)Gunter教授在旋轉(zhuǎn)機(jī)械行業(yè)頗有建樹，在轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)領(lǐng)域造詣很深，并且他與軸承-轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)專業(yè)軟件DyRoBeS的開發(fā)者陳文政博士?jī)扇酥救は嗤叮P(guān)系甚好~~~）
1.
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首架“完全組裝”777X客機(jī)下線 被稱世界上最大最高效雙引擎噴氣式飛機(jī)
導(dǎo)讀：首架“完全組裝”的777X噴氣客機(jī)已經(jīng)從波音公司位于華盛頓州埃弗雷特工廠（Everett factory）的生產(chǎn)線下線。
首架組裝齊全的波音777X噴氣客機(jī)已經(jīng)在華盛頓州埃弗雷特工廠的生產(chǎn)線下線。（圖片來源：波音公司）
圖片顯示在這個(gè)巨大工廠的一個(gè)機(jī)庫(kù)里的一個(gè)“靜態(tài)的”777X。
這意味著這種特別的777X不是注定要在天空中使用的，而是將在附近的建筑中進(jìn)行為期一年的一系列測(cè)試。
波音公司聲稱，777X將是世界上最大、最高效的雙發(fā)動(dòng)機(jī)噴氣式飛機(jī)，比競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的燃油消耗低12%，運(yùn)營(yíng)成本低10%。
它的特點(diǎn)包括折疊翼尖，235英尺的機(jī)翼是迄今為止波音公司制造的最大的機(jī)翼，比現(xiàn)有機(jī)型的翼展長(zhǎng)30多英尺，與現(xiàn)有的777和“高級(jí)LED照明”相比，777X的窗戶和行李架更大。
777X將有兩個(gè)版本——777-8和777-9，價(jià)格分別為3.605億美元和3.887億美元。
777-8可容納350至375名乘客，777-9可容納400至425名乘客，具體取決于買家的布局要求。相比之下，目前的777s提供300 - 370的容量。
行程范圍也有改進(jìn)。777X可飛行16,110公里（10,010英里），而777的最大航程為15,800公里（9,817英里）。
這是目前標(biāo)準(zhǔn)777的圖片，它已經(jīng)成為世界上最成功的商業(yè)客機(jī)之一。（圖片來源：波音公司）
曾在這架靜態(tài)飛機(jī)上工作的結(jié)構(gòu)工程負(fù)責(zé)人霍溫頓（Danielle Hovington）說，“經(jīng)過多年的艱苦工作，看到這架靜態(tài)飛機(jī)組裝好是令人興奮的。
展開 迷你噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)-stl格式 ￥6
迷你噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)
微型噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)是一種緊湊的高速推進(jìn)裝置，其工作原理與全尺寸渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)基本相同。它吸入空氣，壓縮空氣，與燃料混合，然后點(diǎn)燃混合氣，產(chǎn)生高速?gòu)U氣，從而產(chǎn)生推力。微型噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)主要用于模型飛機(jī)、研究項(xiàng)目和教育演示，其設(shè)計(jì)精密，通常包含壓縮機(jī)、燃燒室、渦輪和排氣噴嘴等部件。盡管體積小巧，這些發(fā)動(dòng)機(jī)卻能達(dá)到極高的轉(zhuǎn)速和溫度，使其成為小型噴氣推進(jìn)技術(shù)的有力證明。
看GE航空15萬平方米的增材技術(shù)中心怎樣通過3D打印推動(dòng)創(chuàng)新？
在那時(shí)GE已經(jīng)收購(gòu)了位于辛辛那提的美國(guó)增材制造孵化企業(yè)Morris Technologies，并使用3D打印開發(fā)出用于LEAP新型噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃油噴油嘴。 2016年，GE 繼續(xù)收購(gòu)了德國(guó)3D打印制造商Concept Laser和打印特殊金屬粉末的制造商Arcam AB的大部分股權(quán)。以上幾個(gè)部分成為如今GE 增材制造的核心。
GE增材技術(shù)中心中的XLine 2000R 3D打印設(shè)備，圖片來源：GE
GE 增材技術(shù)中心的3D打印機(jī)負(fù)責(zé)生產(chǎn)復(fù)雜的燃油噴嘴，變速箱蓋，以及帶有復(fù)雜管道結(jié)構(gòu)的蜂窩狀燃油加熱器…… 在這里生產(chǎn)的燃油噴嘴被安裝在世界上最大的噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)GE9X中，變速箱蓋被安裝在新型渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)GE Catalyst 中，3D打印技術(shù)使這一部件的組件數(shù)量從855個(gè)減少到12個(gè)，顯著減輕了重量，簡(jiǎn)化了該部件的制造供應(yīng)鏈和維護(hù)工作的難度，并且提升了發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。
GE Catalyst，圖片來源: GE
如今，GE增材技術(shù)中心擁有近90臺(tái)3D打印機(jī)，其中包括6臺(tái)全球最大的金屬打印機(jī)XLine 2000R，擁有300名設(shè)計(jì)師、機(jī)械師和工程師。這個(gè)地方屬于GE航空，但大約一半的員工來自GE 增材制造部門。
3D科學(xué)谷了解到，在GE增材技術(shù)中心，生產(chǎn)部門和工程師可以輕松地與技術(shù)人員討論，打印出他們的設(shè)計(jì)，負(fù)責(zé)開發(fā)3D打印設(shè)備和粉末材料的人員也可以參與其中。
GE 增材技術(shù)中心有一個(gè)大型八角型辦公區(qū)域，大家可以像蜂巢中的蜜蜂一樣方便進(jìn)出工作站來到機(jī)器旁。由于增材制造時(shí)一個(gè)新興領(lǐng)域，所以在GE 增材技術(shù)中心沒有經(jīng)驗(yàn)超過20年的資深工程師，只有來自不同背景的人，大家重塑思想并進(jìn)行新的工程實(shí)踐。
展開 噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)葉片剝離模擬
[abaqus行業(yè)應(yīng)用及案例] 噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)葉片剝離模擬
葉片剝離是一種嚴(yán)重事故，同時(shí)從力學(xué)上講是高度動(dòng)態(tài)和高度非線性問題：發(fā)動(dòng)機(jī)外殼必須防止脫離的葉片擊穿以及還要能在葉片剝離導(dǎo)致的不平衡力作用下繼續(xù)工作。
發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)和驗(yàn)證可以采用Abaqus/Explicit來進(jìn)行模擬。
應(yīng)用 Abaqus/Standard分析勻轉(zhuǎn)速時(shí)風(fēng)扇的狀態(tài)，將上述分析結(jié)果為基礎(chǔ)在Abaqus/Explicit 中進(jìn)行后續(xù)的動(dòng)態(tài)分析。
有限元模型
不同外殼厚度情況下，結(jié)構(gòu)的破壞情況對(duì)比：
5mm厚度的破壞情況
4mm厚度的破壞情況
3mm厚度的破壞情況
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