航空發動機技術包含諸多關鍵技術，而空氣動力學是其中一項十分重要的內容，涉及核心機(壓氣機、燃燒室、渦輪)內部的氣流流動，還需考慮內、外流耦合及渦輪葉片內部氣流特性問題。
基本介紹
- 中文名：發動機空氣動力學
- 外文名：Engine aerodynamics
- 領域：航空航天
- 地位：航空發動機技術十分重要內容之一
- 內容：外流耦合等
- 研究先進國家：美國等
簡介,國外發展,美國,俄羅斯,法國,德國,
簡介
航空發動機技術包含諸多關鍵技術，而空氣動力學是其中一項十分重要的內容，涉及核心機(壓氣機、燃燒室、渦輪)內部的氣流流動，還需考慮內、外流耦合及渦輪葉片內部氣流特性問題。
國外發展
美國
NASA格林研究中心在航空發動機空氣動力學方面的研究，基本上都與NASA提出的各項航空推進研究計畫緊密相關，如超高效發動機技術(UEET)計畫、高效發動機與發動機部件改進計畫、先進亞聲速技術與通用航空計畫等，具體體現在三個方面：
(1)壓氣機技術。近年來，其壓氣機研究主要在UEET計畫的資助下展開，主要從主動和被動控制方面進行設計與驗證，以增強穩定性，提高失速裕度。開發的性能預測程式複雜三維壓氣機葉型，能很好地設計和最佳化。如採用後掠葉片降低衝擊損失，使用弓形靜子降低端壁損失，採用特定葉片根部預防流動分離等。
(2)燃燒室技術。近年來，格林研究中心在提高現代燃燒室耐久性和穩定性的同時，繼續開展降低氮氧化物排放的研究，開發了一種雙環形燃燒室，並引入數字發動機控制概念，使氮氧化物降低了35%～40%；另外，通過引入雙環預混渦流器和貧油直射式噴嘴，使氮氧化物降低50%～70%。燃燒室結構方面，開發了耐久性高溫燃燒室火焰筒，為高能量密度的漿形燃料研製了陶瓷火焰筒(目前可承受1 589～1 755 K的高溫)、分段式翅壁型火焰筒和匍匐式火焰筒。數值計算方面，在1998年開發了國家燃燒室計算程式(NCC)。當與葉輪機性能預測程式(APNASA)一起使用時，NCC可實現對整個發動機的性能預測。
發動機空氣動力學
發動機空氣動力學(3)渦輪技術。目前，格林研究中心正開展無冷卻和有冷卻的低壓渦輪研究。主要包括渦輪葉尖間隙控制、利用吹吸氣進行渦輪流動控制、渦輪工作狀況監測研究、渦輪封嚴研究等。
俄羅斯
CIAM幾乎涉及所有與航空發動機相關的研究領域，從基礎物理過程到新型航空發動機的設計、研製、改造與鑑定，對發動機使用過程中的可靠性和故障提供技術支撐。主要科研活動包括：氣動、燃料、傳熱、結構強度分析和發動機控制理論方面的基礎研究；噴氣發動機理論和先進發動機性能最佳化研究；發動機部件與組件和燃氣發生器系統的套用研究；對發動機製造設計局正在進行的研究項目給予科學理論保障；為實驗發動機及其系統和零部件進行試驗；探索改進航空發動機，並解決環保問題；負責確定航空發動機預研型號及其研製項目，制定相應的技術條件等。
CIAM RTC主要進行以下工作：
①動力設施配套建設，確保提供模擬飛行條件；
②試驗設備建設，使其能進行推力高達245 kN的航空發動機特種試驗；
③航空發動機及其部件的強度研究。
法國
近年來，ONERA主要通過地面試驗台和數值計算方法進行航空發動機壓氣機、渦輪的氣動性能預測與計算，分析發動機部件上的氣流流動情況，了解不同氣動現象。研究的主要內容包括：數值最佳化計算、風扇研究、非定常流研究、氣動不穩定性研究、航空熱力學研究、航空聲學研究、微型渦輪研究、軸流式機械研究及離心式機械研究等。
德國
德國在航空發動機方面的研究側重於基礎研究。如壓氣機、渦輪等葉片上氣流的流動情況研究，燃燒室空氣動力學場診斷技術研究等。總體看，DLR推進技術研究所主要從事葉輪機、燃燒室和發動機整機三方面研究。在葉輪機方面研究的主要目標，是驗證槳扇技術、提高推重比和單位功率、改進空氣動力學冷卻理念、完善三維非定常計算方法等。在燃燒方面研究的重要目標，是研發和試驗新概念燃燒室，在穩定無煙燃燒過程中降低氮氧化物生成。發動機整機的研究主要是考慮集成問題，如壓氣機、燃燒室和渦輪間的耦合匹配問題。此外，還進行發動機主動噪聲控制與降低方法研究、尾氣排放研究、點火安全性研究等。
