可持续航空燃料下二冲程航空发动机高海拔气体交换与复合增压匹配特性研究

本文聚焦提升二冲程航空发动机（PV2S）的高空性能，通过建立1D热力学模型，研究机械增压器（MSC）与涡轮增压器（TC）复合增压系统（CSS）的匹配特性。提出压力比动态分配（低空5:5→高空4:6）和优化气门重叠策略，使RP-3航空煤油与可持续航空燃料（SAF）在8000米海拔功率衰减率降低至44.6%，为高空动力恢复提供理论支撑。

　　

Highlight
本研究揭示了二冲程航空发动机（PV2S）在可持续航空燃料（SAF）应用中的高空性能突破。通过复合增压系统（CSS）的协同优化，机械增压器（MSC）与涡轮增压器（TC）的"高压级+低压级"串联布局显著提升8000米海拔的功率输出，燃料适应性实验数据验证了SAF与RP-3航空煤油的性能差异不足1%。

Section snippets
CSS布局评估
基于模糊理论评价体系，定量分析两种串联CSS布局（TC前置/MSC前置）在不同海拔的适应性。数据显示：MSC作为高压级时，整体效率提升12.7%，且通过动态调节传动比（低转速高传动比→高转速低传动比）有效平衡了机械功耗与增压需求。

气体交换与CSS匹配特性
阀定时优化成为关键：

• 适度减小气门重叠角使涡轮有效功提升18%
• 脉冲涡轮增压技术使排气能量利用率提高22%
  实验表明，SAF燃料在2400 r/min工况下，TE（捕集效率）和CE（充气效率）同步优化，较RP-3燃料具有更稳定的高空燃烧特性。

Conclusion
(1) CSS布局B（MSC高压级+TC低压级）在模糊评价中得分最高，兼顾结构紧凑性与海拔适应性；
(2) 动态压力比分配策略使MSC和TC等熵效率同步提升5.3%；
(3) 阀定时与脉冲排气系统协同优化，有效解决PV2S发动机特有的扫气短路难题。