孙 科，贾文杰，任博扬

(中国飞行试验研究院发动机所，陕西 西安 710089)

引言

飞机飞行过程中难免会遇到降雹天气，吸入冰雹会对发动机运行产生影响，严重时会造成飞机坠毁。中国民航局制定了相应的适航条款[1]，要求发动机在工作包线范围内遭遇任意30 s的连续冰雹时，具有可接受的工作能力[2]。国外民用航空涡轮发动机一般采用在地面台架上进行连续吸雹适航认证试验，国内目前还未进行过连续吸雹试验。将大量连续冰雹投放至发动机进口是一项重点工作。连续抛雹装置为模拟空中环境，需将大量连续冰雹顺利投放至发动机进口，GE90发动机进行试验时，30 s内共吸入冰雹约750000个。针对不同类型发动机及不同发动机状态，吸雹试验对连续冰雹流量要求不尽相同，因此需要实现对抛雹流量的自由调节。

本研究所设计抛雹装置，采用旋转式叶轮进行冰雹的连续投放。葛秦龙[3]、朱童等[4]、张嘉华等[5]、吴文海等[6]、权洁等[7]采用Fluent/CFX软件中的两相流模型，对气液/气固两相流动进行研究，但两相流模型仅适用于微小尺寸颗粒。离散单元法(Discrete Element Method，DEM)[8]适用于颗粒运动计算，广泛应用于流化床、岩石力学、农业等领域[9]。涂亚东[10]应用DEM进行螺旋输送机输送物料的仿真。惠志全等[11-12]应用离散单元法对喷砂机磨损进行研究，戴聪聪等[13]、王建明等[14]应用离散单元法进行搅拌器的仿真研究。本研究应用DEM对冰雹在连续投放控制过程中的运动进行计算分析。

1 连续抛雹投放机构

采用旋转叶轮实现抛雹装置的连续投放，叶轮旋转带动大量冰雹运动，使其顺利投放至冰雹抛射管，在抛射管内部高速气流的作用下，冰雹不断加速运动，直至离开抛射管出口。……