【正文】 如圖 5. lb所示 .令緊接截面 4和 4c下游的噴管喉道截面用 439。 (MFP) 為了給以下的分析鋪平道路以便有效、頻繁地運(yùn)用以下兩項(xiàng) 技術(shù)，有必要對(duì)它們進(jìn)行討論 .第一項(xiàng)技術(shù)為基準(zhǔn)，具體的含義 采用設(shè)計(jì)基準(zhǔn)狀態(tài)來(lái)估算在非設(shè)計(jì)點(diǎn)性能變量方程式中出現(xiàn)的常 數(shù) .第二項(xiàng)技術(shù)的采用有助于在分析中應(yīng)用質(zhì)量守恒方程式，通 常在計(jì)算氣流面積時(shí)是非常有用的 . 基準(zhǔn) 在發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)或非設(shè)計(jì)穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)上，發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán) 分析的函數(shù)關(guān)系是建立在對(duì)完全氣體一維定常流動(dòng)運(yùn)用質(zhì)量、能 量、動(dòng)量和熵的諸關(guān)系的基礎(chǔ)上的 .因此，在非設(shè)計(jì)點(diǎn)上，如果 (, )f?? = 常數(shù) 代表在穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)上兩個(gè)性能變量 和 之間的關(guān)系，那么，鑒于 (, )f?? 既可用于設(shè)計(jì)點(diǎn)又可用于非設(shè)計(jì)點(diǎn)上，所以在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)狀 態(tài)能夠?qū)@個(gè)常數(shù)進(jìn)行計(jì)算，即 (,)fn? = ( , )RRf?? =常數(shù) 在以后的非設(shè)計(jì)點(diǎn)分析中，時(shí)常采取用基準(zhǔn)狀態(tài)確定常數(shù)的技術(shù) . 質(zhì)量流量參數(shù) 由于發(fā)動(dòng)機(jī)部件的性能可以表達(dá)為總壓、 總溫（雖然是比值 ） 或馬赫數(shù)的形式，所以可很方便地把一維單位面積質(zhì)量流量特性 m//l =ρV 用這些參數(shù)寫成以下形式 : ttttamMVA ? ? ? ????? ?????? 12( 1 )2/ 112trtP MRgTM??????????????? 引入質(zhì)量流量參數(shù) （ MFP)并定義為 m ^/165。除了在第四章中闡明的符號(hào)和假設(shè)意外，在非設(shè)計(jì)點(diǎn)分析中又作了如下的假設(shè)： 在髙壓渦輪的進(jìn)氣導(dǎo)向器（截面 4)、低壓渦輪的進(jìn)氣導(dǎo)向 器（截面 4c)和尾噴口（截面 8)處，氣流堵塞 .在本分析中也包 括尾噴口不堵塞的情況 ? 部件的效率和總壓比 39。5M 39。c?,39。M?,39。c?， ch? ， f , 1m? , tH? , tH? , 2m? , tL? , tL? , 39。Rc?，等）以及飛行狀態(tài) （39。cR? 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。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，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?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。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? + + ? + 155 — 39。 R 39。 R ≤ 5M ≤ 發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)點(diǎn)循環(huán)性能計(jì)算的能力可通過(guò)敏感性分析這項(xiàng)最 后的研究得到更好的認(rèn)識(shí)和評(píng)價(jià) .在此分析過(guò)程中，所有輸出變量隨每個(gè)獨(dú)立的輸入變量的變化百分比可通過(guò)每次僅改變一個(gè)輸 入?yún)?shù)來(lái)確定 ?例如，要了解耗油率 （ S)對(duì)循環(huán)涵道比 （ ? )的 敏感性如何，則可以由兩步相連續(xù)的（差別僅在 于 ?? ≤ ? ） 設(shè)計(jì)點(diǎn)計(jì)算求得關(guān)系式如下： 2 1 12 1 1( ) / /( ) / /S S S SS?? ? ? ?? ?? ?? 此比例的極限代表了數(shù)學(xué)斜率或?qū)?shù)，對(duì)這類復(fù)雜的方程組來(lái)說(shuō) 通常很難以嚴(yán)密的方式求得導(dǎo)數(shù)（即直接求導(dǎo) ). 定性了解這些比例的含義是很容易的 .當(dāng)它們遠(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。c?≤ 5 4tT ≤ 3200176。c?=,不加力 152 — 須承認(rèn)這樣兩個(gè)事實(shí) .第一，要說(shuō)明它們僅與某一特定的飛行狀 態(tài)（即 0P ， 0T 和馬赫數(shù)）有關(guān)，這最好是靠近最終設(shè)計(jì)點(diǎn)的飛行狀態(tài) .既然 AAF在整個(gè) 0. 90M — 45000英尺范圍內(nèi) 必須很好工作，那么可以合理地得出結(jié)論把設(shè)計(jì)點(diǎn)放在 附近 .第二，任何選擇都應(yīng)考慮到當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在非設(shè)計(jì)點(diǎn) 工作時(shí)參數(shù)的正常特性 .一個(gè)明顯的目的就是在所有關(guān)鍵工作點(diǎn) 使發(fā)動(dòng)機(jī)主要參數(shù)均在其最好的范圍內(nèi) .因此對(duì)每一關(guān)鍵工作點(diǎn) 來(lái)說(shuō)發(fā)動(dòng)機(jī)似乎都是設(shè)計(jì)得合適的 . 為此在圖 3個(gè)關(guān)鍵工作點(diǎn) ， 它們是 AAF用 的發(fā)動(dòng)機(jī)的有代表性的工作狀態(tài)，圖 到的結(jié)果 . (磅力 /磅 /秒） 圖 4. E5 ， 7^ = 3200176。R ， 因?yàn)榧词故沁@些值也是十分髙的 .如果后 面的計(jì)算獲得好的結(jié)果，則這些假設(shè)和其它假設(shè)均可改變 . 4. —— 設(shè)計(jì)選擇的范圍 在最終選擇主要的發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)點(diǎn)參數(shù)的有意義的范圍之