变循环发动机关键部件特征分析

■ 王子尧 董芃呈 / 中国航发研究院

变循环发动机主要通过对气流的合理分配与各部件的协同工作改变发动机热力循环模式。因此，部件协同是变循环发动机实现预定功能的基础，而具备改变自身工作状态能力的部件在其中起着至关重要的作用，是变循环发动机的关键部件。

随着未来作战任务复杂性的不断提高与飞行包线的不断拓展，航空发动机要具备多种动力功能，可根据任务主动调节自身工作状态，实现动力模式灵活切换，并且在全飞行包线内具有最佳的综合推进效率。为了适应复杂多变任务需求，变循环发动机应运而生（如图1所示），它通过调整发动机一些部件的几何形状、尺寸或位置，改变发动机循环参数，实现不同特征的热力循环。发动机的调节变量越多、热力循环参数的调节范围越大，发动机工作模式变化就越灵活，极大地增强了发动机对复杂多变任务的适应能力。

图1 变循环发动机示意图

变循环发动机关键部件方案概况

变循环发动机的相关研究起步于20世纪70 年代，经过40 余年的积累已逐步形成多样化方案，促进了变循环发动机的技术发展。表1 汇总了典型变循环发动机方案的相关专利，从中可以看出，以GE 航空集团、美国国家航空航天局（NASA）、罗罗公司、雷神技术公司（RTX）等为代表的美欧航空界提出了基于不同关键部件的变循环发动机方案。变循环发动机关键部件主要包括核心机驱动风扇（CDFS）、风扇叶尖风扇（Flade）、涡轮叶尖风扇、辅助涡轮系统、外涵道燃烧室、中压涡轮导叶等。……