2003年吸气式推进技术的进展

2003年是人类历史上实现有动力飞行的第100年;;在这一年里;;世界吸气式推进技术取得了巨大发展。其中;;最重大的事件之一是A380的领先发动机遄达900发动机首次试验即达到了取证推力;;GE90-115B涡扇发动机取得了FAA型号合格证。另外;;欧洲和北美的重要航空发动机技术计划继续取得成功。同时;;超燃冲压发动机技术取得了重要进展;;航空喷气公司和普·惠公司的发动机地面试验都达到了重要的里程碑。

2002年吸气式推进技术的进展

20 0 2年 ,吸气式推进技术获得了巨大发展 ,超燃冲压发动机技术取得了重大突破。随着航空运输市场的缓慢回升 ,民用飞机及其发动机的交付数量开始增加 ;军用飞机发动机的市场发展强劲 ,已有几个计划接近投产 ;

2004年吸气式推进技术进展

2004年,吸气式推进技术取得了很大进展。有大量的民用发动机获得或接近获得FAA合格证,F135和F136联合攻击机发动机都进行了全尺寸的发动机地面台架试车,发动机技术计划继续取得成功,采用超燃冲压发动机的X-43在第2次和第3次飞行试验中成功验证了可控加速飞行,达到了M7和M10的飞行速度。

超低轨吸气式电推进飞行器维轨关键问题探讨与展望

气动阻力过大导致的轨道快速衰减问题是超低轨飞行器面临的主要挑战,需采用发动机推力进行阻力补偿,而能否产生充足的净推力是超低轨飞行器任务成败的关键.介绍了吸气式电推进飞行器的阻力情况和混合工质离子发动机的推力情况及主要影响要素,提出了有关减少阻力及增加推力的几点建议.基于吸气式电推进飞行器长期维轨及可能的轨道调整需求,建议采取最大净推力及最大推阻比两种构型设计方案.针对空间环境变化带来推力器性能不足的问题,分析了基于蓄电池调节和储气调节这两种方式的优缺点及各自适用范围.就吸气式电推进长期维轨需要的关键技术及涉及的科学问题进行了讨论,并给出了未来研究方向以供参考.

2015年全球高超声速吸气式推进技术发展综述

介绍了2015年美国、欧洲、日本、俄罗斯和澳大利亚等国家和地区一些主要的吸气式高超声速技术计划和飞行器的研究情况,并对当前国外吸气式高超声速推进技术方面的发展现状进行了简要分析。

固体推进剂吸气式涡轮火箭发动机的建模及特征研究

建立了固体推进剂吸气式涡轮火箭发动机的设计状态数学模型,提出了燃烧室燃气与空气配比的关系,分析了压气机增压比、涡轮进口燃气总温和涡轮落压比对燃烧室油气比的影响,以及固体推进剂吸气式涡轮火箭发动机的设计特点。基于涡轮压气机功率平衡条件、静压相等的掺混条件和尾喷管流量匹配条件,建立了固体推进剂吸气式涡轮火箭发动机的非设计状态数学模型。

固体推进剂吸气式涡轮发动机控制规律与特性

建立了用于控制规律研究的单变量控制和双变量控制的固体推进剂吸气式涡轮火箭发动机(SPATR)特性计算模型,并编制了相应的计算程序。计算模型中采用了以试验数据为基础的燃烧室出口总温计算方法。利用程序分别计算了燃气流量不可调、燃气流量可调、尾喷管喉部面积可调以及燃气流量和尾喷管均可调的不同控制规律的SPATR发动机速度特性,并分析了其特点。对SPATR发动机进行了双变量控制规律设计,得到了相应的燃气流量调节比和尾喷管喉部面积调节比。计算结果表明,按照所设计的双变量控制规律进行控制,SPATR具有很宽的飞行包线和更好的推力特性和比冲特性。

固体推进剂吸气式涡轮火箭发动机的气动热力循环分析(英文)

建立了固体推进剂吸气式涡轮火箭发动机的设计状态数值模型,提出了基于压气机增压比、涡轮前温度和涡轮落压比关系的燃烧室燃气与空气配比表达式,以及涡轮落压比和发动机涵道比的匹配关系。定量分析了压气机增压比、涡轮进口燃气总温、涵道比/涡轮落压比和飞行马赫数对固体推进剂吸气式涡轮火箭发动机的单位推力和比冲的影响。

超低轨吸气式螺旋波电推进概念研究

文章提出一种超低轨卫星飞行轨道维持新概念——吸气式螺旋波电推进技术,将轨道残余大气作为螺旋波电离的工质,通过螺旋波加速电子形成的电双层加速离子产生推力,维持卫星在超低(180~260 km)轨道的长时间运行。吸气式螺旋波电推进的核心技术是采用收缩进气道与螺旋波电推进一体化结构,利用螺旋波电离产生的前向逃逸等离子体在进气道中形成预电离鞘层区,部分电离气体的密度扰动以离子声速向下游传播,导致进气道内不再出现激波界间断面,进入收缩进气道的气体被高效收集到螺旋波电离放电管,电离加速形成推力,来维持超低轨卫星的长时间在轨运行。

兰州空间技术物理研究所吸气式电推进技术进展

吸气式电推进技术是将超低轨空间的环境气体工质收集、增压、电离以及加速产生推力的技术,是一项具有里程碑意义的航天器动力技术。兰州空间技术物理研究所开展了近10年吸气式电推进技术研究。主要介绍了兰州空间技术物理研究所吸气式电推进技术的最新进展,包括吸气式电推进系统方案和应用分析;基于理论分析和数值计算进行的气体收集增压技术研究和电推力器技术研究等。给出了利用研制的吸气式电推进系统原理样机开展地面试验得到的结果和后续研究计划。结果表明,兰州空间技术物理研究所提出的吸气式电推进系统方案能够满足250 km左右轨道高度上特定构型航天器的阻尼补偿需求。

吸气式太阳能热推进系统进气道特性分析

吸气式冲压推进技术是吸气式太阳能热推进技术的基础。如何设计一种性能理想的进气道是吸气式太阳能热推进技术研究的重点。应用稀薄气体动力学仿真常用的直接数值模拟蒙特卡洛算法对两种常见的进气道结构进行仿真分析,得到两种进气道工况下气体的温度、密度、流量系数和速度等参数的分布,并进行对比。通过比较,选择一种性能较好的构型作为吸气式太阳能热推进系统的进气道,从而为后续系统的设计、计算、分析和优化打下了基础。

吸气式激光推进中空气对CO2激光的吸收系数计算

比较分析了吸气式激光推进中空气对CO2激光的3种吸收机制,列出了相应的吸收系数计算公式。通过计算发现,自由-自由吸收对应的逆韧致吸收系数占总吸收系数的比例几乎达到80%,即在较强的激光辐照作用下,由于电子温度很高,高温空气主要通过逆韧致方式吸收入射激光能量。计算结果可以用于吸气式激光推进的能量沉积过程研究。

一种用于临近空间飞行器的吸气式电推进技术

针对低速临近空间飞行器提出了一种新型吸气式电推进方案,该方案采用单介质阻挡放电(SDBD)作为等离子体源,因此能在较大气压范围(数Pa^1atm)内电离大气产生等离子体并产生推力。为探究该吸气式电推进方案的推力性能,测量了实验样机在多个气压和电压条件下产生的推力。推力测量结果显示在10~90 k Pa气压范围内,实验样机产生的推力在102~103μN量级;气压一定时,产生的推力与驱动电压呈幂次相关;而电压一定时,随着气压自1atm逐渐降低,产生的推力先增大后减小,且达到最大推力的气压与所加驱动电压相关。

吸气式电推进系统可行条件分析

吸气式电推进系统作为有可能实现长寿命超低轨飞行的技术而被关注。根据不同轨道环境条件,采用管状结构进气道、以及机械增压的吸气方式,讨论了吸气式电推进系统所需的可行条件。分析表明,在轨高度180~240 km,航天器所需总功耗与迎风面之比需要大于2 kW/m 2,电推力器比冲需大于4×104 m/s,方可满足推阻平衡需求。分析得出,实现吸气式系统在地球轨道的运用,关键技术在于增加气体收集效率并且降低收集功耗,同时电推力器的效率还需进一步提升。

基于吸气式电推进的超低轨飞行系统分析

超低地球轨道(超低轨,VLEO)飞行器对于高质量通讯、地球与空间科学观测具有重要意义.为了克服超低轨区域的高层大气阻力,使飞行器长期在轨飞行,吸气式电推进(ABEP)飞行器的概念被提出并被广泛研究.文章首先分析了吸气式电推进飞行器在150 km高度轨道的主要飞行约束,包括归一化的工质平衡和能量平衡,并提出了影响飞行器超低轨维持的主要因素.为了使有效载荷飞行器长期维持在150 km附近超低轨高度并保持一定的载荷有效覆盖率,提出了两种超低轨飞行系统方案,包括基于无线能量传输技术构建的飞行系统和近地点150 km椭圆轨道飞行系统.计算了相应的轨道高度限制并考虑有效载荷地面覆盖率给出了星座构建方案,评估了上述两种方案的可行性与综合效果.两种方案中,有效载荷均可以在150 km附近的轨道高度内长期维持地面覆盖率,可以为超低轨长期稳定的通讯网络构建、对地观测和相关科学实验提供条件.

吸气式电推进中的气体捕集系统的设计分析

针对吸气式电推进系统中的气体捕集系统,提出了一种能够准确计算气体捕集率的理论模型,并以此为基础开展了气体捕集系统的优化设计。首先,通过分析几类代表性气体捕集系统的捕集特点,提取了影响气体捕集率的关键参数。然后,通过分析进气道内气体分子的微观行为,推导得到了气体捕集率的理论公式,获得了无量纲管长、末端净透射率等关键参数对气体捕集率的影响规律。最后,利用理论模型,对实际飞行条件下的气体捕集系统开展了优化设计。结果表明,当末端净透射率给定时气体捕集率随无量纲管长先增后减,且最大捕集率与末端净透射率正相关。通过使用涡轮分子泵提升末端净透射率并对无量纲管长进行优化,实际飞行条件下的气体捕集率可以达到50%以上。

吸气式电推进集气装置的特性仿真

为了延长在低地轨道(LEO)和极低地球轨道(VLEO)的卫星寿命,使用吸气式电推进器提供推力成为研究的热点。然而,150 km高度以上的大气非常稀薄,需要将气体收集压缩之后才能供给推进器使用,所以对气体收集装置的结构设计非常重要。本文使用直接仿真蒙特卡洛(DSMC)方法对进气装置进行数值模拟,得到进气装置内外流场的平均数密度和速度分布云图,发现进气装置前段流场存在类激波结构,流场存在热力学非平衡现象;研究了压缩角度θ(7°~45°)和进出口直径比a(3~7)对流动的影响,最后分析了分子与壁面碰撞模型对收集效果的影响。结果表明,在出口直径相等的情况下,压缩段角度越大,出口截面平均气体速度越大;当压缩角度θ为15°和30°时,出口粒子流量较大;入口直径增大时,粒子浓度上升速度减慢;粒子流量和粒子浓度比在进出口直径比a为6时均存在最大值,当直径进一步增大时,出口处粒子浓度反而降低;气体分子在完全漫反射模型下收集效率更高。

一种用于吸气式电推进的新型吸气装置研究

为提升吸气式电推进吸气装置的气体收集率,本文设计一种新结构的吸气装置,即附有近壁阻翼结构的抛物型吸气管。以单元粒子/直接蒙特卡罗碰撞模型(PIC/DSMC)对传统抛物型和新型结构的吸气管进行流场参数分布的数值计算。计算结果表明,近壁阻翼对于壁面附近返流有较强的阻碍作用,可令返流粒子数量减少,气体收集率可提高2%~10%不等;近壁阻翼的位置和长度对气体收集率有较大影响,主要表现在阻翼对来流阻挡作用和对返流阻挡作用两者的占比程度,在本文工况中(轨道高度为180km,适应系数σ=0.3),气体收集率的最优值为47.3%。

吸气式高超声速民用运输机概念设计

介绍了高超声速民用运输机的概念设计方案。通过对气动布局、推进系统、全机重量的分配等方面进行初步分析和计算,完成了飞行性能的多轮数值计算,得到了满足初始任务需求的设计方案和飞行轨迹,并形成了快速的概念方案设计方法。