亚燃超燃双模冲压发动机的原理及其应用探讨.pdfVIP

亚燃／超燃双模冲压发动机的 原理及其应用探讨 摘 要介绍了亚燃／超燃双模冲压发动机的原理及 燃烧室产生的高温和高压，它就能获得更佳的燃烧 其在空间运载器上的应用，重点讨论了高速吸气式推进系 条件。 统在军事上的应用，尤其是在导弹、无人机上的潜在应用， 在传统的亚燃冲压发动机中，通过机身前部和 并对亚燃／超燃双模冲压发动机的应用前景进行了预测。 进气道压缩斜板产生的激波系，将气流从超声速降 关键词 亚燃／超燃冲压发动机 空间运载器 到亚声速，同时提高气流温度。低速和高温为燃料 吸气式推进系统 的注入、混合及燃烧创造了非常有利的条件。 不过，激波系也是一个熵损耗源，激波强度越 引 言 大，损耗也越大。而激波强度同来流的马赫数是直 亚燃／超燃双模冲压发动机是一种重要的吸气 接相关的。压力的损耗降低了压缩效率。同时，在 式推进系统，其可应用的飞行马赫数范围非常大， 燃烧室入口处的温度上升到极高，并会导致以下两 可用于马赫数10—12的高速飞行。 个问题： 过去二十多年，美国、俄罗斯、法国等国在高 ·内部结构件需要承受很高的热载荷，包括燃 超声速吸气式推进技术上付出了不懈的努力，获得 烧室前面的部件； 了该领域的相关知识，并初步掌握了组件设计和研 ·对高温气流再进行加热，加热效率也会降 发的相关技术。 低。 本文将在介绍亚燃／超燃双模冲压发动机原理 亚燃冲压发动机的性能约在马赫数为5的条件 的基础上，讨论该高速吸气式推进系统的潜在应 处开始下降，因此在飞行速度高于马赫数6或7的 用。不过，在开发其应用之前，必须要解决两个关 情况下其潜在性能大受限制。 键的技术问题，即精确预测高马赫数飞行条件下吸 为了克服这一限制，较好的解决办法是降低来 气式飞行器的气动推进力平衡问题和研制用于燃烧 流的速度，同时保持超声速条件(如马赫数2或 室的高温结构件问题。该结构件必须承受放热产生 3)，以此来限制压力损耗，使燃烧热量有效释放， 的严酷环境，并确保能可靠工作和结构件质量在限 并降低燃烧室内壁的热载荷。考虑到在这样的超声 定的范围内。 速条件下滞留时间约为1ms，必须在未燃烧的燃料 离开喷嘴之前实现有效的燃料注入、混合、点火和 1 亚燃冲压发动机／超燃冲压发动机原理 热量释放。这就是超声速燃烧机制，而该发动机被 在亚燃冲压发动机中，初始压缩直接在进气道 称为超声速燃烧冲压发动机，即超燃冲压发动机。 内进行。通过降低气流速度，就可以在不使用任何 压缩机的情况下提高压力，也就是不需要涡轮。这 模式又能在超声速燃烧模式工作的冲压发动机。在 就极大地简化了系统，避免了采用增压涡轮和其它 整个工作马赫数范围不大(如马赫数4至8)的情况 装置所带来的限制。不过，只有在进气道的固有压 下，DMR采用的是固定几何形状。在工作马赫数范 力足够高时如马赫数达到1．5～2，该过程才真正有 围扩大时，尤其向低马赫数拓展时，需要采用变几 效。因此，亚燃冲压发动机系统需要额外的推进系 何形状的进气道和燃烧室方法。不过，为了实现在 统用于初始加速。一旦达到启动点，亚燃冲压喷气 马赫数2～12的范围内工作，可采用多种方法使一 发动机就能将