针对涡轮发动机隐身需求提出了一种进气导叶与吸波导流环一体化设计方法,确定了吸波导流环主要设计参数。将涡轮发动机中的导流支板等结构替换为进气导叶与吸波导流环一体化结构,并对两种结构气动性能与隐身性能进行了计算分析。计算结果表明,相比于原型支板,进气导叶与吸波导流环一体化结构雷达散射面积(RCS)在P波段平均下降1.55dB,L波段平均下降2.70dB,X波段平均下降10.23dB,而从气动性能角度,同样压比条件下,换算流量下降约1.7%~1.8%,总压恢复系数下降约0.04%~0.1%,而进气道出口总压畸变指数下降约0.2%。进气导叶与吸波导流环一体化结构可以明显提高进气系统隐身性能,而对气动性能影响较小。

为研制某脉冲爆震涡轮发动机样机,根据总体设计要求设计了相应的空心轴转子-轴承结构系统。基于有限元法建立了该转子系统的理论分析模型,采用数值积分方法开展了考虑脉冲爆震非定常周期气动载荷作用的转子系统动力学特性计算。将在临界转速处转子的振动幅值最小化作为优化目标,以转子系统各阶临界转速与发动机慢车转速及工作转速之间的裕度作为约束条件,结合转子强度的相关要求,基于NSGA-II多目标优化算法对转子系统的支承位置、刚度及转子结构的几何参数进行了优化设计。结果表明优化后的转子-轴承系统满足总体设计要求,临界转速与工作转速之间的裕度超过20%,且保证了前3阶临界转速对应的振动幅值最小化。研究方法和结果可为脉冲爆震涡轮发动机转子系统结构设计和优化提供参考。

由于基于流量的单变量控制涡轮发动机动力系统运行经济性较差,提出了基于喷嘴数开环控制和变量燃料泵流量闭环控制的方法,进而实现涡轮发动机的无级变速。闭环控制采用改进的自适应算法,使得双变量控制方法简单实用,适用于无级变速反舰兼反潜的重型水下航行器,提高了系统运行效率和平稳性。仿真结果表明,水下航行器涡轮机动力系统采用喷嘴数开环调节和变量燃料泵流量闭环调节的双变量方式,系统的压力波动和转速波动小,同时较采用单一流量调节的系统燃料秒耗量降低了28%,涡轮叶片前的温度也可降低约230 K。