【正文】 們遠(yuǎn)小于 1時(shí) ,輸入變量對(duì)輸出變量幾乎沒(méi)有影響 .如果全部導(dǎo)數(shù)均遠(yuǎn)小于 1,則設(shè)計(jì)點(diǎn)將位于曲線極值點(diǎn)附近，可能接近最佳點(diǎn) .那 些量級(jí)為 1的比例提供改進(jìn)的機(jī)會(huì)并指出期望的改進(jìn)方向 . 現(xiàn)在來(lái)研究一種混排式渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的單位推力和耗油率對(duì)飛 行狀態(tài)和發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)選擇的敏感性，這種發(fā)動(dòng)機(jī)的部件性能設(shè)計(jì) 值與 4. 2. 7節(jié)的打印結(jié)果相同，其設(shè)計(jì)點(diǎn)上有 0M = ? = h =35000英尺 4tT =3200176。 R c? =16 7tT =3600176。 R 39。c?= 表 4. El示出 F/ 0m 和 S對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)點(diǎn)設(shè)計(jì)選擇的敏感性 .這 百分比變化 軍用推力 最大推力 參數(shù) F/m0 S F/m0 S 4tT + + + 7tT + + c? + 39。c? + + ? + 155 — 39。?5M + + 09/PP ?????? + + + + 0M + + 高度 + + 些數(shù)據(jù)是給定的每個(gè)設(shè)計(jì)選擇以 + %的增量變化時(shí)求得的 . 因?yàn)楫?dāng) 09/PP為 1時(shí) S和 P/0m 。分別達(dá)最小和最大值 ， 所以敏感性包括 09/PP的 （ +)或（ ） 變化 .例如，由表可以看出耗油率對(duì) 于涵道比變化的敏感性為 / ??? ? ?? 軍用推力 ?? 最大推力 兩個(gè)值均表明 S對(duì) ? 的敏感性不顯著 .然而，此不敏感性并非所 有分析結(jié)果的典型情況 . 參考表 4. El并且盡一切努力減小特別在軍用推力下的 由此可得到某些有用的啟示，即 : ? 通過(guò)減小 4tT 和 7tT 可改進(jìn)總的任務(wù)油耗 ， 但 F/0m 會(huì)有較大的下降并且發(fā)動(dòng)機(jī)尺寸也會(huì)增大 .這一點(diǎn)證實(shí)了早先的結(jié)論，即有必要規(guī)定 4tT 和 7tT 的上限以便實(shí)現(xiàn)油耗的目 標(biāo) .從這一點(diǎn)上講 ,使發(fā)動(dòng)機(jī) “ 更熱 ” 并沒(méi)有實(shí)際效益 . ? 要求 c? ，39。c?和 ? 有較大的變化以便對(duì) F/0m 和 S產(chǎn)生一定程序的影響，尤其在最大推力情況下如此 .增大39。c?是最有希望的，它將在加力和不加力時(shí)改善 F/m 0m 和 推力 的 F/ 0m 降低不多的條件下增加39。c?， 由于改變 ? 會(huì)產(chǎn)生相互矛盾 的影響 ， 因此對(duì) ?的最終選擇還不能提出明確的建議 . ? 改變39。5M,對(duì)性能無(wú)影響 .使 09PP? 并 不 能 使 性 能 改 進(jìn) ， 并 且 如預(yù)料的那樣，如果 0P 和 9P 相差太大則性能將受損失 ， 尾噴管不能正確地膨脹 . ? 為更完整起見(jiàn)，分析中包括發(fā)動(dòng)機(jī)性能對(duì)設(shè)計(jì)點(diǎn)馬赫數(shù)和高度的敏感性 .減小馬赫數(shù)和增大高度帶來(lái)的較大收益是不實(shí)在的，因?yàn)楫?dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)回到現(xiàn)在的設(shè)計(jì)點(diǎn)（例如 尺）時(shí) 此收益就會(huì)消失 .為了更充分地理解這一點(diǎn)，我們來(lái)回想一下單 一排氣噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的情況 00 0 0PRfhFmM??? 而 000fPRmMS Fh???? 式中， 0? 為燃油能量轉(zhuǎn)換為推力功的總的循環(huán)能量轉(zhuǎn)換效率 .既然 0? 隨飛行狀態(tài)的變化相對(duì)較慢，則減小 0M 或 0? （即增大高度 ） 均 使 F/ 0m 和 S得以改善 . 由上述種種論述得出這樣的結(jié)論，即：39。c?和 c? 應(yīng)該選其各自 范圍的最高值，而 4tT 和 /或 7tT 應(yīng)允許自它們的極限值逐步往下選39。5M和 ? 則無(wú)關(guān)緊要 . 156 — 第五章發(fā)動(dòng)機(jī)選擇：非設(shè)計(jì)點(diǎn)循環(huán)分析 .念 第四章的循環(huán)分析介紹了如何通過(guò)設(shè)計(jì)選擇來(lái)確定設(shè)計(jì)點(diǎn)動(dòng)機(jī)的性能 .這樣就有可能研究發(fā)動(dòng)機(jī)性能隨設(shè)計(jì)變量變化的趨 勢(shì)，也有可能開(kāi)始縮小每個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)的范圍 .既然已經(jīng)朝著尋找 特定用途的最佳發(fā)動(dòng)機(jī)邁出了第一步，那么，現(xiàn)在就該是確定發(fā) 動(dòng)機(jī)非設(shè)計(jì)點(diǎn)穩(wěn)態(tài)工作特性的時(shí)候了 . 非設(shè)計(jì)點(diǎn)循環(huán)分析的目的是確定工作包線內(nèi)的發(fā)動(dòng)機(jī)性能的 預(yù)估值 ， 然后比較幾種不同發(fā)動(dòng)機(jī)的非設(shè)計(jì)點(diǎn)性能，從而找出發(fā) 動(dòng)機(jī)性能隨設(shè)計(jì)條件不同的變化趨勢(shì) .這樣才有可能將主要精力 集中在最有希望的設(shè)計(jì)上，并有可能 最后找出在整個(gè)飛行譜中具 . 有最佳綜合性能特性的發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán) ? 一旦選定了發(fā)動(dòng)機(jī)的循環(huán)和 設(shè)計(jì)點(diǎn)，就可通過(guò)第六章中給出的方法，采用非設(shè)計(jì)點(diǎn)循環(huán)分析 的結(jié)果確定發(fā)動(dòng)機(jī)的尺寸 .也可采用選定的發(fā)動(dòng)機(jī)的非設(shè)計(jì)點(diǎn)性 能確定出發(fā)動(dòng)機(jī)是否很好地滿足推力變化模型和燃油消耗預(yù)估值 的要求 ?推力變化模型和燃油消耗預(yù)估值已經(jīng)在第二章和第三章 的約束條件和任務(wù)分析中采用過(guò) . 非設(shè)計(jì)點(diǎn)性能分析與設(shè)計(jì)點(diǎn)分析有很大的不同 .在設(shè)計(jì)點(diǎn)循 環(huán)分析中，設(shè)計(jì)人員可以自由地挑選所有的設(shè)計(jì)選擇（包括飛行狀態(tài)），并且對(duì)每組選出的設(shè)計(jì)選擇可確定每單位質(zhì)量流 量的發(fā)動(dòng)機(jī)性能特性 . 相反，在非設(shè)計(jì)點(diǎn)分析中，已經(jīng)給定了設(shè)計(jì)選擇 ， 并且需要在所有可能的工作狀態(tài)下求出特定設(shè)計(jì)點(diǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)性能 . 非設(shè)計(jì)分析的自變量包括飛行狀態(tài)、油門(mén)桿位置和噴口位置 .只要確定了發(fā)動(dòng)機(jī)的尺寸和質(zhì)量流量，在飛行包線內(nèi)就可通過(guò)非設(shè)計(jì)點(diǎn)分析確定選定的發(fā)動(dòng)機(jī)是如何在飛行包線的所有工作狀態(tài)下 工作的 . 對(duì)于非設(shè)計(jì)點(diǎn)性能分析來(lái)說(shuō)，可以把單個(gè)的部件性能作為工 作狀態(tài)的函數(shù)來(lái)建立模型，或者可從部件的硬件性能數(shù)據(jù)中獲得 實(shí)際部件的特性 .這兩種方法的精度不同 .在發(fā)動(dòng)機(jī)的初始設(shè)計(jì) 中，如果沒(méi)有實(shí)際的部件硬件，那么可采用部件性能的簡(jiǎn)單模型 來(lái)給出發(fā)動(dòng)機(jī)非設(shè)計(jì)點(diǎn)的初始估算值 . 在下面幾節(jié)中將為確定發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)的非設(shè)計(jì)點(diǎn)性能尋求各種 關(guān)系，該發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)的設(shè)計(jì)點(diǎn)性能在第四章中已經(jīng)介紹了 .這種 分析是對(duì)參考文獻(xiàn) [2]中內(nèi)容的擴(kuò)展 ?現(xiàn)在的任務(wù)是建立方程式 形式的設(shè)計(jì)手段，這些方程式能夠確定部件以及在任何非設(shè)計(jì)點(diǎn) 發(fā)動(dòng)機(jī)的性能參數(shù) . 5. 2設(shè)計(jì)手段 需要求出圖 、非設(shè)計(jì)油門(mén)桿位置和非設(shè)計(jì)噴口位 置下的性能 .假定：通過(guò)采用第四章中的方法已經(jīng)為設(shè)計(jì)點(diǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)做了設(shè)計(jì)循環(huán)分析，為發(fā)動(dòng)機(jī) （ RS ， [F/ 0m ]R 等）和每個(gè)發(fā)動(dòng) 機(jī)部件（39。39。cR? 39。39。Rc?，等）以及飛行狀態(tài) （39。0RM， 0RP 和 0RT 給出了所 謂的基準(zhǔn)狀態(tài)（用下標(biāo) R表示 ). 圖 5. la基準(zhǔn)截面 —— 混排式渦扇發(fā)動(dòng)機(jī) 為了更好地理解非設(shè)計(jì)點(diǎn)的問(wèn)題，首先回顧一下如何進(jìn)行設(shè) 計(jì) 157 — 圖 5. lb基準(zhǔn)截面 —— 引氣和渦輪冷卻氣流 計(jì)點(diǎn)分析是很有益的 .在設(shè)計(jì)點(diǎn)循環(huán)分析中，附錄 E中的方程 () — ()構(gòu)成 15個(gè)獨(dú)立的方程式，按照在飛行狀態(tài)、飛 機(jī)系統(tǒng)參數(shù)和設(shè)計(jì)選擇方面的給定值直接求出 15個(gè)獨(dú)立的部件 性能變量，它們按順序是39。c?， ch? ， f , 1m? , tH? , tH? , 2m? , tL? , tL? , 39。? ,39。M?,39。5M, 6M , M? ,和 ABf 用已掌握的這 15個(gè)部件變量就能 很容易地確定發(fā)動(dòng)機(jī)的性能 —— F/0m ， S,P? 和 TH? . 同樣，為了確定非設(shè)計(jì)點(diǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)性能，必須首先定出列在表 14個(gè)因變量的非設(shè)計(jì)點(diǎn)值，然后代入 14個(gè)獨(dú)立的方程 式中求解出每個(gè)部件的性能變量 .由于與設(shè)計(jì)點(diǎn)的正問(wèn)題相反 ,非 設(shè)計(jì)點(diǎn)分析是一個(gè)反問(wèn)題，所以求解非設(shè)計(jì)點(diǎn)方程式可能不像設(shè) 計(jì)點(diǎn)情況那樣直截了當(dāng) .但是，不管求解方程式有多么困難，只 要知道了表 14個(gè)因變量的值 ， 就可分別利用方程 (4. 15), (4. 16), (4. 11), (4. 29), ()和 (4. 31)馬上求解 出 f， ABf , F/ 0m , S, P? 和 TH? 這些發(fā)動(dòng)機(jī)的非設(shè)計(jì)點(diǎn)性能 . 請(qǐng)注意表 5. 1中 “ 常量或已知量 ” 一 欄 ， 假 設(shè) b? ， AB? , 和 a? 為常量 ,從 5. 2. 4節(jié)中的論證得知 1m? ， tH? ， tH? 和 2m? 也為常量， d? 和 2m? 等于 1, 1m? 包含在 tH? 的里面 .還應(yīng)該注意到 ， 由于在分析中考慮了功率分出的問(wèn)題，所以需要用設(shè)計(jì)點(diǎn)和非設(shè)計(jì)點(diǎn)分析初步估算 0m {方程 （ )和表 }.在確定發(fā)動(dòng)機(jī)的尺寸（第六 章）后就可得出 0m 的正確值 . 158 — 表 部 件 變 量 獨(dú)立變量 常最或已知量 因變量 發(fā)動(dòng)機(jī) 0M , 0T , 0P 0m ,? 擴(kuò)壓器 0( ),ddfM??? 風(fēng)扇 39。c?,39。c? 卨壓壓氣機(jī) cH? , cH? 燃燒室 4tT b? 1號(hào)冷卻氣混合器 1m? 高壓渦輪 tH? , tH? 2號(hào)冷卻氣混合器 2m? , 2m? 低壓渦輪 tL? , tL? 混合器 maxM? M? , M?