现代国企研究    2016. 10（下）
发动机构造
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摘要：航空发动机数值仿真技术研究源于国外航空技术发达的国家。其作用主要是对航空发动机中的各个部分进行模拟，以便能够及时发现其中存在的问题，对航空技术领域的发展起到促进作用。因此，本文对航空发动机数值仿真技术在国内、外的发展进行的对比分析，并针对其的具体应用情况展开了讨论。关键词：航空发动机；数值仿真技术；应用
一、数值仿真技术的发展（一）国外的发展情况
国外对于航空发动机数值仿真技术的研究起步较早，各个航空发达国家为了促进数值仿真技术在航空发动机中的应用，纷纷制定了相应的研究计划。在这些国家中，以美国的发展研究规模最大，历经三十余年的开发，现已经开发了五代航空发动机数值仿真辅助系统。该数值仿真系统功能十分强大，其中包括了基于知识的工程、三维多学科发动机设计系统、基于设计的职能数值仿真、数字化的单元制造等多项技术。对美国航天航空事业的发展，做出了巨大贡献。
同样作为航空航天大国，俄罗斯也针对航空涡轮发动机、燃气轮机等，制定了相关的计划以及数值仿真系统，并为数值仿真技术在航空发动机中的应用，专门开发了一套独立的计算体系。
（二）国内的发展情况
我国接触数值仿真技术较晚，初期以引进国外的数值分析软件为主，在自身技术的开发方面存在一定缺陷。由于我国对航空航天事业的重视程度不断升高，数值仿真技术逐渐被应用于航空发动机之中，并建立了面向国内、外的仿真中心，主要目的在于开展航空发动机数值仿真技术、实验数据库设计等方面的研究，加强国内外数值仿真技术的交流与合作，促进数值仿真技术在未来的发展。近年来，在国家的大力支持下，我国在航空发动机数值仿真技术领域又取得了许多重大突破，建立了航空发动机数值仿真平台，完善仿真中心。而且在技术上的突破，也使得我国在航天航空领域拥有了更为广阔的发展空间。
（三）国内外发展的比较分析
从目前的情况上来看，我国在数值仿真技术领域不断取得突破与进展。但是，综合技术水平与国外发达国家相比，差距依然比较明显。造成该情况的原因主要包括以下几点：
首先，我国接触数值仿真技术的时间短、起步晚。国家对于数值仿真技术的重要性也缺乏了解。长期不受重视，使我国数值仿真技术的发展长时间陷入的停滞状态，只能依靠引进国外的先进技术来进行使用，对国外的数值仿真软件逐渐产生了依赖性，遏制了本国数值仿真技术的发展。
其次，我国数值仿真技术还不成熟，对于数值仿真技术的研究缺乏针对性。任何科学技术的研究，都需要相应的人才资源做支撑。目前，我国从事数值仿真技术开发与研究的工作人员不足，导致我国研究人员队伍相对薄弱，缺乏对专业技术人才的培养。因此，导致国内、外数值仿真技术发展差距较大。
二、数值仿真技术在航空发动机中的应用
在实际的应用中，航空发动机主要使用数值仿真技术软件来实现数值仿真技术在航空发动机中的应用。如今，数值仿真技术的应用已经遍及了航空发动机各个部分的研究，具体如下：
（一）在压缩机、涡轮方面的应用
在航空发动机中，确保气动稳定性是最为重要的技术标准之一。从航空发动机的构造来看，以风扇、气压机和涡轮对于气体的流动最为敏感。因此，需要使用数值仿真技术对气压机以及涡轮的效率进行分析，确保二者的各级流动可以相互匹配，总效率达到设计要求即可。除此之外，在分析的过程中，除了要计算涡轮的效率以外，还要分析涡轮叶片的冷却效果。
从实际的使用情况来看，对于压气机的数值仿真模拟数据十分精准，能够准确的反应出航空发动机内部气体的流动。而涡轮冷却的模拟试验中，数值仿真技术可以透过涡轮叶片复杂的设计，直接观察到叶片内部气体流动的情况以及换热的特点，效果十分明显。
（二）在燃烧室方面的应用
在航空发动机中，燃烧室的作用在于燃烧气体，并形成高温高压的燃气，推动涡轮进行旋转工作。以目前的技术水平来看，燃烧室的进气温度在800K作用，出气口温度在1600K~1800K之间。随着我国航空航天技术的不断发展，其进气、出气的温度很可能会更高。在这样的环境下，使用传统的观察、测量方式，很难准确的获得燃烧室内的气体流动情况。使用数值仿真技术，可以通过对燃烧室内情况的真实模拟，将燃烧室在工作中的气体流动情况、化学反应、污染物的生成与排放等方面真实的反应出来，有利于今后的研究与分析。
（三）在航空发动机其他方面的应用
数值仿真技术不仅可以应用于航空发动机的核心部分，还可以应用于其他领域。例如：对发动机封严的研究，对刷式封严以及石墨封严间流动差别的研究。此外，还可以在喷火系统，空气动力系统等众多领域进行广泛运用。由此可见，数值仿真技术在航空发动机中用途广泛，在未来的发展过程中，还要对其进行不断的研究，充分发挥数值仿真技术的优势，使我国的航天航空技术不断获得突破与提高。
三、总结
综上所述，航空发动机数值仿真技术，是信息技术与计算机技术在航空发动机上的综合运用。其目的在
于，以该项技术为核心，建造一个航空发动机数值仿真技术平台。通过平台的建立，科学、合理地解决航空发动机中使用传统方法所无法解决的问题，快速的对现役航空发动机做出快速的故障诊断与分析，并为新技术的研发提供模拟仿真试用平台，对我国航空技术的发展做出重要贡献的同时推动我国科技水平进步，为提高我国综合国力奠定基础。
参考文献
[1]李忠飞.航空发动机仿真数据管理系统研究[J].企业技术开发月刊,2015(08).
[2]曾军.气膜冷却涡轮数值仿真技术进展[J].航空科学技术,2015(02).
（作者单位：中国航发沈阳发动机研究所）
姚    昕
航空发动机数值仿真技术发展与应用