基于稀疏网格配置方法的超燃冲压发动机高维不确定性量化

• 作者: 高嘉豪 何淼生 刘成诚 张斌 刘洪
• 来源期刊: 推进技术
• 关键词: 超燃冲压发动机 高维不确定性量化 随机配置方法 敏感度分析 热力循环模型
• 年，卷（期）: 2021,（6）
• 所属期刊栏目: 总体与系统|System
• 页码范围: 1201-1212
• 页数: 12页
• 分类号: V434
• 语种: 中文
• DOI: 10.13675/j.cnki.tjjs.190809

摘要

为了定量地研究随机不确定性对超燃冲压发动机性能评估及优化设计可能带来的影响及其规律特征,基于高斯过程描述发动机工作状态及来流环境等控制参数随机误差,建立由自由来流条件、进气道压缩系统以及燃烧加热等构成的发动机输入边界不确定性表征.耦合全局敏感度分析、稀疏网格技术、概率配置方法及等压燃烧热力学分析模型,提出了面向超燃冲压发动机高维不确定性量化方法,研究量化了上述随机不确定性输入对典型超燃冲压发动机性能的影响及其不确定性传递特征.结果表明:马赫数6.0巡航条件下,发动机的比冲对进气道的压缩过程最为敏感,占比达到65％～70％,而对燃烧加热的敏感性最低,进气道压缩系统的初始压缩激波以及来流马赫数对于整个超燃冲压发动机的比推力敏感性要显著高于其他输入因素;随着燃烧室入口马赫数由2.0增大到3.0,单一因素存在5％不确定性导致的发动机比冲性能评估的不确定度由最小的5.5％快速放大到约7.63％,系统朝着不稳定的方向发展,多种随机不确定性共同作用下的发动机性能不确定性传递存在一定的耦合效应;高速进气道正常工作需要处理的空气动能与外部注入的燃料热能之比随飞行马赫数增加呈现近似2次方指数型增长,从能量流视角开展进一步的分析研究,将有助于深度理解超燃冲压发动机性能不确定性的传递行为.