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考虑污染物排放的开式转子发动机总体性能建模及分析研究
被引量:
1
1
作者
张紫煜
张晓博
+1 位作者
周莉
王占学
《推进技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第3期41-52,共12页
开式转子发动机兼具涡桨发动机高推进效率和涡扇发动机高飞行速度的特点,是未来民用单通道客机理想动力装置之一。为了掌握开式转子发动机的性能变化规律,明确开式转子发动机相比于常规大涵道比涡扇发动机节油和降低污染物排放的优势,...
开式转子发动机兼具涡桨发动机高推进效率和涡扇发动机高飞行速度的特点,是未来民用单通道客机理想动力装置之一。为了掌握开式转子发动机的性能变化规律,明确开式转子发动机相比于常规大涵道比涡扇发动机节油和降低污染物排放的优势,本文基于螺旋桨相似理论和动量理论,建立了考虑前后排桨扇相互影响的对转桨扇模型;与双轴燃气发生器进行匹配,建立了三轴齿轮传动开式转子发动机模型;同时建立了发动机污染物排放计算模型;对同技术水平的开式转子发动机和大涵道比涡扇发动机进行了性能对比。结果表明:所建立的对转桨扇模型与实验结果误差较小,最大误差不超过3%。飞行马赫数增大,桨扇功率系数增大,推力系数减小,耗油率增大;飞行高度增加,桨扇功率系数和推力系数均增大,耗油率呈减小的趋势。相比于同技术水平的大涵道比涡扇发动机,开式转子发动机在典型工况下的耗油率降低9%以上。在飞机起飞着陆循环内,开式转子发动机的UHC,CO和NOx三种污染物排放指数相比于大涵道比涡扇发动机降低10%以上,表明开式转子发动机可有效降低航空污染物的排放。
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关键词
开式转子发动机
对转桨扇
发动机
建模
污染物排放
性能分析
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职称材料
开式转子发动机齿轮传动系统设计技术研究
被引量:
6
2
作者
侯明曦
信琦
王飞鸣
《航空科学技术》
2013年第4期34-37,共4页
等速对转行星齿轮传动系统是对转风扇开式转子发动机的关键技术。与齿轮驱动单级风扇(GTF)发动机的行星齿轮传动系统相比较,该系统的结构更为复杂,工作条件更恶劣。本文以对转风扇开式转子发动机齿轮传动系统概念设计为基础,开展了行星...
等速对转行星齿轮传动系统是对转风扇开式转子发动机的关键技术。与齿轮驱动单级风扇(GTF)发动机的行星齿轮传动系统相比较,该系统的结构更为复杂,工作条件更恶劣。本文以对转风扇开式转子发动机齿轮传动系统概念设计为基础,开展了行星齿轮传动系统初步设计、齿轮疲劳强度分析、行星轴承寿命分析和传动系统润滑设计技术研究,为开式转子发动机的发展提供参考。
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关键词
开式转子发动机
行星齿轮
对转风扇
齿轮驱动风扇
发动机
疲劳强度
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职称材料
开式转子发动机计算模型及调节研究
被引量:
4
3
作者
屠秋野
倪力伟
+2 位作者
杨祥明
郑恒
蒋平
《航空发动机》
2016年第6期36-43,共8页
目前先进的开式转子发动机多采用变桨距、双排共轴对转桨作为推进部件。采用双排桨的气动计算方法,根据单排桨特性图计算对应的双排对转桨特性图,验证对转桨性能计算模型。在双轴涡轮喷气发动机计算模型的基础上,添加动力涡轮、行星差...
目前先进的开式转子发动机多采用变桨距、双排共轴对转桨作为推进部件。采用双排桨的气动计算方法,根据单排桨特性图计算对应的双排对转桨特性图,验证对转桨性能计算模型。在双轴涡轮喷气发动机计算模型的基础上,添加动力涡轮、行星差动齿轮和双排对转桨,组成开式转子发动机计算模型。采用该模型研究了开式转子发动机的调节计划,对比了等转速和等叶尖速度调节的不同,以及对开式转子发动机高度速度特性的影响,并使用美国PROOSIS模型对计算结果进行验证。结果表明:开式转子发动机模型计算精度较高,可较准确地研究不同设计参数和调节规律下发动机的总体性能,其中固定桨扇叶尖速度的调节计划在较低飞行速度下具有高推力、低油耗的优点,可以获得较好的全包线性能。
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关键词
开式转子发动机
对转桨
动力涡轮
行星差动齿轮
调节计划
总体性能
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职称材料
开式转子发动机研究进展
被引量:
21
4
作者
周莉
是介
王占学
《推进技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019年第9期1921-1932,共12页
开式转子发动机以高推进效率、低燃油消耗率和低污染物排放的'一高两低'优势,成为经济友好型航空发动机的典型代表,是下一代民用飞机潜在的动力备选方案之一。本文主要从开式转子发动机总体性能仿真技术、对转桨扇设计技术、传...
开式转子发动机以高推进效率、低燃油消耗率和低污染物排放的'一高两低'优势,成为经济友好型航空发动机的典型代表,是下一代民用飞机潜在的动力备选方案之一。本文主要从开式转子发动机总体性能仿真技术、对转桨扇设计技术、传动附件设计技术、部件及整机试验技术等四个方面,分析开式转子发动机研发历史及相关技术研究进展。结合国内开式转子发动机研究现状,梳理出开式转子发动机的发展脉络,归纳出开展开式转子发动机研究所涉及的关键技术,并对未来的研究重点和发展路线进行展望,以期为开式转子发动机相关技术的后续研究提供技术支持。
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关键词
开式转子发动机
燃油消耗率
污染物排放
总体性能仿真
对转桨扇设计
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职称材料
下一代窄体客机发动机最新进展
被引量:
11
5
作者
胡晓煜
《航空发动机》
2010年第1期53-57,共5页
围绕下一代窄体客机发动机,介绍了目前国外飞机和发动机生产商方案选择的一些思路,叙述了传统涡扇发动机、齿轮传动涡扇发动机和开式转子发动机的最新进展,预测了发展趋势。
关键词
开式转子发动机
齿轮传动涡扇
发动机
窄体客机
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职称材料
开式转子叶片气动设计研究
被引量:
8
6
作者
刘政良
严明
洪青松
《航空科学技术》
2013年第6期37-40,共4页
参考现代民航飞机设计方案要求,完成了开式转子发动机叶片的气动设计工作。在设计过程中引入可压缩流动叶片数据改进了螺旋桨片条理论,使之适用于高亚声速来流的叶片设计。采用后掠叶片,NACA16系列叶型,前缘积叠方式。数值模拟结果与设...
参考现代民航飞机设计方案要求,完成了开式转子发动机叶片的气动设计工作。在设计过程中引入可压缩流动叶片数据改进了螺旋桨片条理论,使之适用于高亚声速来流的叶片设计。采用后掠叶片,NACA16系列叶型,前缘积叠方式。数值模拟结果与设计结果相近,基本满足气动设计要求。
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关键词
开式转子发动机
桨扇
气动设计
片条理论
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职称材料
用适应性理念指导短程客机概念设计
被引量:
2
7
作者
余雄庆
欧阳星
+2 位作者
王宇
邓枫
张帅
《南京航空航天大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2014年第3期349-354,共6页
提出一种适应性设计理念,以应对飞机概念设计中用户需求、竞争环境、先进技术成熟度等不确定性因素。其基本思想是在飞机概念设计中应事先为后继机型应用新技术预留发展空间,以便后继机型能适应新的用户需求和竞争环境。根据适应性设计...
提出一种适应性设计理念,以应对飞机概念设计中用户需求、竞争环境、先进技术成熟度等不确定性因素。其基本思想是在飞机概念设计中应事先为后继机型应用新技术预留发展空间,以便后继机型能适应新的用户需求和竞争环境。根据适应性设计的理念,对一种短程客机的基本机型及其后继机型进行了概念设计。短程客机基本型采用尾吊布局型式,目的是为后继机型应用新型发动机和先进机翼气动技术预留发展空间。基本机型N1配装齿轮传动涡扇发动机和超临界后掠翼;第二代机型N2-A和N2-B分别采用开式转子发动机或小后掠自然层流机翼技术;第三代机型N3同时采用开式转子发动机和小后掠自然层流机翼技术。基本型与后继机型自然过渡,形成飞机族,具有很好的继承性。对飞机族的评估表明,两种第二代机型的油耗比基本型分别低17%和7%;第三代机型的油耗比基本型低26%。整个客机系列具有很好的可持续发展能力。
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关键词
飞机
概念设计
适应性
开式转子发动机
自然层流
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职称材料
对转桨扇三维流场特性数值研究
被引量:
2
8
作者
王启航
周莉
+1 位作者
王占学
史经纬
《推进技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第8期139-148,共10页
对转桨扇(Contra-rotating propfan,CRP)是下一代民用航空推进备选方案开式转子发动机最重要的气动部件,其气动性能对整机性能影响显著。对不同进距比下的对转桨扇三维流场进行数值模拟,结合压气机及螺旋桨相关理论分析了对转桨扇内部...
对转桨扇(Contra-rotating propfan,CRP)是下一代民用航空推进备选方案开式转子发动机最重要的气动部件,其气动性能对整机性能影响显著。对不同进距比下的对转桨扇三维流场进行数值模拟,结合压气机及螺旋桨相关理论分析了对转桨扇内部流场及其滑流区涡结构和滑流特征。结果表明,对转桨扇后排流动特征及性能参数变化幅度均超过前排。对转桨扇实际进口气流角受到轮毂附面层、诱导速度、抽吸效应的共同影响,可根据不同叶高位置轴向速度的分布规律判断三种影响分别起主导作用的位置。在对转桨扇滑流区中,桨尖涡是导致损失的主要原因,径向涡量衰减比周向和轴向涡量衰减更快。对转桨扇滑流在径向上影响至3.5倍叶高位置。气流出后排桨扇后会持续加速直至静压达到环境压力,加速区域长度约为5倍桨扇半径。
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关键词
开式转子发动机
对转桨扇
滑流
涡系结构
推进效率
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职称材料
题名
考虑污染物排放的开式转子发动机总体性能建模及分析研究
被引量:
1
1
作者
张紫煜
张晓博
周莉
王占学
机构
西北工业大学动力与能源学院
先进航空发动机协同创新中心
出处
《推进技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第3期41-52,共12页
基金
国家自然科学基金(52076180)
国家科技重大专项(J2019-I-0021-0020)
+1 种基金
航空发动机及燃气轮机基础科学中心项目(P2022-B-I-005-001)
中央高校基本科研业务费专项资金。
文摘
开式转子发动机兼具涡桨发动机高推进效率和涡扇发动机高飞行速度的特点,是未来民用单通道客机理想动力装置之一。为了掌握开式转子发动机的性能变化规律,明确开式转子发动机相比于常规大涵道比涡扇发动机节油和降低污染物排放的优势,本文基于螺旋桨相似理论和动量理论,建立了考虑前后排桨扇相互影响的对转桨扇模型;与双轴燃气发生器进行匹配,建立了三轴齿轮传动开式转子发动机模型;同时建立了发动机污染物排放计算模型;对同技术水平的开式转子发动机和大涵道比涡扇发动机进行了性能对比。结果表明:所建立的对转桨扇模型与实验结果误差较小,最大误差不超过3%。飞行马赫数增大,桨扇功率系数增大,推力系数减小,耗油率增大;飞行高度增加,桨扇功率系数和推力系数均增大,耗油率呈减小的趋势。相比于同技术水平的大涵道比涡扇发动机,开式转子发动机在典型工况下的耗油率降低9%以上。在飞机起飞着陆循环内,开式转子发动机的UHC,CO和NOx三种污染物排放指数相比于大涵道比涡扇发动机降低10%以上,表明开式转子发动机可有效降低航空污染物的排放。
关键词
开式转子发动机
对转桨扇
发动机
建模
污染物排放
性能分析
Keywords
Open rotor engine
Contra-rotating propeller
Engine modeling
Pollutant emissions
Per-formance analysis
分类号
V231 [航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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职称材料
题名
开式转子发动机齿轮传动系统设计技术研究
被引量:
6
2
作者
侯明曦
信琦
王飞鸣
机构
中航工业沈阳发动机设计研究所航空发动机动力传输航空科技重点实验室
出处
《航空科学技术》
2013年第4期34-37,共4页
文摘
等速对转行星齿轮传动系统是对转风扇开式转子发动机的关键技术。与齿轮驱动单级风扇(GTF)发动机的行星齿轮传动系统相比较,该系统的结构更为复杂,工作条件更恶劣。本文以对转风扇开式转子发动机齿轮传动系统概念设计为基础,开展了行星齿轮传动系统初步设计、齿轮疲劳强度分析、行星轴承寿命分析和传动系统润滑设计技术研究,为开式转子发动机的发展提供参考。
关键词
开式转子发动机
行星齿轮
对转风扇
齿轮驱动风扇
发动机
疲劳强度
Keywords
open rotor engine
planetary gear
counter-rotating fans
geared turbofan engine
fatigue strength
分类号
TH132.41 [机械工程—机械制造及自动化]
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职称材料
题名
开式转子发动机计算模型及调节研究
被引量:
4
3
作者
屠秋野
倪力伟
杨祥明
郑恒
蒋平
机构
西北工业大学动力与能源学院
中国航发商用航空发动机有限责任公司
出处
《航空发动机》
2016年第6期36-43,共8页
文摘
目前先进的开式转子发动机多采用变桨距、双排共轴对转桨作为推进部件。采用双排桨的气动计算方法,根据单排桨特性图计算对应的双排对转桨特性图,验证对转桨性能计算模型。在双轴涡轮喷气发动机计算模型的基础上,添加动力涡轮、行星差动齿轮和双排对转桨,组成开式转子发动机计算模型。采用该模型研究了开式转子发动机的调节计划,对比了等转速和等叶尖速度调节的不同,以及对开式转子发动机高度速度特性的影响,并使用美国PROOSIS模型对计算结果进行验证。结果表明:开式转子发动机模型计算精度较高,可较准确地研究不同设计参数和调节规律下发动机的总体性能,其中固定桨扇叶尖速度的调节计划在较低飞行速度下具有高推力、低油耗的优点,可以获得较好的全包线性能。
关键词
开式转子发动机
对转桨
动力涡轮
行星差动齿轮
调节计划
总体性能
Keywords
open rotor engine
counter rotating propeller
power turbine
differential planetary gearbox
control schedules
overall performance
分类号
V135.12 [航空宇航科学与技术—人机与环境工程]
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职称材料
题名
开式转子发动机研究进展
被引量:
21
4
作者
周莉
是介
王占学
机构
西北工业大学动力与能源学院陕西省航空发动机内流动力学重点实验室
出处
《推进技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019年第9期1921-1932,共12页
基金
国家自然科学基金(51576163
51876176)
民机专项科研项目
文摘
开式转子发动机以高推进效率、低燃油消耗率和低污染物排放的'一高两低'优势,成为经济友好型航空发动机的典型代表,是下一代民用飞机潜在的动力备选方案之一。本文主要从开式转子发动机总体性能仿真技术、对转桨扇设计技术、传动附件设计技术、部件及整机试验技术等四个方面,分析开式转子发动机研发历史及相关技术研究进展。结合国内开式转子发动机研究现状,梳理出开式转子发动机的发展脉络,归纳出开展开式转子发动机研究所涉及的关键技术,并对未来的研究重点和发展路线进行展望,以期为开式转子发动机相关技术的后续研究提供技术支持。
关键词
开式转子发动机
燃油消耗率
污染物排放
总体性能仿真
对转桨扇设计
Keywords
Open rotor engine
Fuel consumption
Pollutant emission
Overall performance simulation
Counter-rotating open rotor design
分类号
V23 [航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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职称材料
题名
下一代窄体客机发动机最新进展
被引量:
11
5
作者
胡晓煜
机构
中国航空工业发展中心
出处
《航空发动机》
2010年第1期53-57,共5页
文摘
围绕下一代窄体客机发动机,介绍了目前国外飞机和发动机生产商方案选择的一些思路,叙述了传统涡扇发动机、齿轮传动涡扇发动机和开式转子发动机的最新进展,预测了发展趋势。
关键词
开式转子发动机
齿轮传动涡扇
发动机
窄体客机
Keywords
open rotor engine
geared turbofan engine
narrow aircraft
分类号
V235.13 [航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
V271.1 [航空宇航科学与技术—飞行器设计]
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职称材料
题名
开式转子叶片气动设计研究
被引量:
8
6
作者
刘政良
严明
洪青松
机构
北京航空航天大学
出处
《航空科学技术》
2013年第6期37-40,共4页
文摘
参考现代民航飞机设计方案要求,完成了开式转子发动机叶片的气动设计工作。在设计过程中引入可压缩流动叶片数据改进了螺旋桨片条理论,使之适用于高亚声速来流的叶片设计。采用后掠叶片,NACA16系列叶型,前缘积叠方式。数值模拟结果与设计结果相近,基本满足气动设计要求。
关键词
开式转子发动机
桨扇
气动设计
片条理论
Keywords
open rotor engine, pro-fan, aerodynamic design, strip theory
分类号
V231.3 [航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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职称材料
题名
用适应性理念指导短程客机概念设计
被引量:
2
7
作者
余雄庆
欧阳星
王宇
邓枫
张帅
机构
南京航空航天大学飞行器先进设计技术国防重点学科实验室
出处
《南京航空航天大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2014年第3期349-354,共6页
基金
中央高校基本科研业务费专项科研(NJ20130001)资助项目
国防基础科研计划资助项目
文摘
提出一种适应性设计理念,以应对飞机概念设计中用户需求、竞争环境、先进技术成熟度等不确定性因素。其基本思想是在飞机概念设计中应事先为后继机型应用新技术预留发展空间,以便后继机型能适应新的用户需求和竞争环境。根据适应性设计的理念,对一种短程客机的基本机型及其后继机型进行了概念设计。短程客机基本型采用尾吊布局型式,目的是为后继机型应用新型发动机和先进机翼气动技术预留发展空间。基本机型N1配装齿轮传动涡扇发动机和超临界后掠翼;第二代机型N2-A和N2-B分别采用开式转子发动机或小后掠自然层流机翼技术;第三代机型N3同时采用开式转子发动机和小后掠自然层流机翼技术。基本型与后继机型自然过渡,形成飞机族,具有很好的继承性。对飞机族的评估表明,两种第二代机型的油耗比基本型分别低17%和7%;第三代机型的油耗比基本型低26%。整个客机系列具有很好的可持续发展能力。
关键词
飞机
概念设计
适应性
开式转子发动机
自然层流
Keywords
aircraft
conceptual design
adaptability
open rotor engine
natural laminar flow
分类号
V221 [航空宇航科学与技术—飞行器设计]
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职称材料
题名
对转桨扇三维流场特性数值研究
被引量:
2
8
作者
王启航
周莉
王占学
史经纬
机构
西北工业大学动力与能源学院
出处
《推进技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第8期139-148,共10页
基金
国家自然科学基金(51876176,52076180,51906204)
国家科技重大专项(J2019-Ⅱ-0015-0036)
+1 种基金
陕西省杰出青年基金(2021JC-10)
民机专项科研项目。
文摘
对转桨扇(Contra-rotating propfan,CRP)是下一代民用航空推进备选方案开式转子发动机最重要的气动部件,其气动性能对整机性能影响显著。对不同进距比下的对转桨扇三维流场进行数值模拟,结合压气机及螺旋桨相关理论分析了对转桨扇内部流场及其滑流区涡结构和滑流特征。结果表明,对转桨扇后排流动特征及性能参数变化幅度均超过前排。对转桨扇实际进口气流角受到轮毂附面层、诱导速度、抽吸效应的共同影响,可根据不同叶高位置轴向速度的分布规律判断三种影响分别起主导作用的位置。在对转桨扇滑流区中,桨尖涡是导致损失的主要原因,径向涡量衰减比周向和轴向涡量衰减更快。对转桨扇滑流在径向上影响至3.5倍叶高位置。气流出后排桨扇后会持续加速直至静压达到环境压力,加速区域长度约为5倍桨扇半径。
关键词
开式转子发动机
对转桨扇
滑流
涡系结构
推进效率
Keywords
Open rotor engine
Contra-rotating propfan
Slipstream
Vortex system structure
Propul⁃sion efficiency
分类号
V211.6 [航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
考虑污染物排放的开式转子发动机总体性能建模及分析研究
张紫煜
张晓博
周莉
王占学
《推进技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
1
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职称材料
2
开式转子发动机齿轮传动系统设计技术研究
侯明曦
信琦
王飞鸣
《航空科学技术》
2013
6
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职称材料
3
开式转子发动机计算模型及调节研究
屠秋野
倪力伟
杨祥明
郑恒
蒋平
《航空发动机》
2016
4
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职称材料
4
开式转子发动机研究进展
周莉
是介
王占学
《推进技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019
21
在线阅读
下载PDF
职称材料
5
下一代窄体客机发动机最新进展
胡晓煜
《航空发动机》
2010
11
在线阅读
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职称材料
6
开式转子叶片气动设计研究
刘政良
严明
洪青松
《航空科学技术》
2013
8
在线阅读
下载PDF
职称材料
7
用适应性理念指导短程客机概念设计
余雄庆
欧阳星
王宇
邓枫
张帅
《南京航空航天大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2014
2
在线阅读
下载PDF
职称材料
8
对转桨扇三维流场特性数值研究
王启航
周莉
王占学
史经纬
《推进技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022
2
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