吸气式涡轮冲压发动机性能模拟及验证

为验证吸气式涡轮冲压发动机(ATR)模型的精度,参考国外公开的试验数据,对现有ATR模型进行了修正.使用修正后的模型模拟了ATR节流性能和过渡态性能.计算结果和试验数据对比表明:高换算转速条件下的计算结果与试验结果相对误差在1%以内;低换算转速条件下,由于燃气发生器燃气性质和燃烧室出口燃气性质不准确,相对误差有所增加,但未超过5%.全换算转速范围内各参数变化趋势相同.对比结果表明该ATR模型可以很好地模拟ATR慢车以上工况的性能,同时证明了现有ATR模型的可靠性和合理性.

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。

吸气式发动机流道调节的影响

随着吸气式发动机技术的发展,大包线飞行已成为基本要求,需要发动机采用流道调节技术以满足大包线范围内的高性能要求。另一方面,采用流道调节技术无疑又会带来系统复杂度的提升和结构尺寸/质量的增加,对发动机乃至飞行器的综合性能产生影响。为了进行流道调节影响分析,本文对以冲压发动机为动力的巡航导弹按假想飞行条件和不同流道参数条件进行了飞行器航程指标对比计算,对重要的结构质量环节进行了比较,结果表明调节系统附加结构质量对调节收益影响较大,超过一定的质量阀值后流道调节将失去意义。

超燃冲压发动机准一维建模研究

在准一维流理论的基础上,考虑了燃料流量、截面变化、壁面摩擦、燃烧效率、化学反应放热等因素,应用影响系数法,构建了包括前体/进气道、隔离段、燃烧室、后体/尾喷管的超燃冲压发动机内流场准一维分析模型,可快速计算发动机参数沿轴向的变化以及出口值,便于发动机性能分析;以一个机体/推进一体化单模块飞行器为研究对象,通过与三维CFD数值模型进行对比。结果表明,准一维计算模型能较好地对超燃冲压发动机进行快速计算与分析,在超燃冲压发动机的初步研究阶段具有重要的应用价值。

Ma＝0～5涡轮－冲压发动机系统的结构设计与分析

讨论了用在由Ｍａ＝５骑波器派生的巡航飞行器上的Ｍａ＝０～５的涡轮－冲压发动机推进系统的结构设计与分析。介绍了可靠概念设计所需的分析细化程度和有限元失效模式对发动机主结构件定尺寸的分析结果，还讨论了发动机与机身一体化的重要性问题。

固体火箭冲压发动机的若干技术问题

简述了固体火箭冲压发动机类型及工作原理,总体评价了固体火箭冲压发动机发展时快时慢的原因,弹-机一体化设计、贫氧推进剂、进气道、转级机构、补燃室等设计中应注意的问题,提出了应加强的研究工作,即开展高能低沉积燃烧产物贫氧推进剂研究;完善多种燃气流量调节装置方案,提高其可靠性;进一步开展一次燃烧和二次掺混燃烧的理论和实验研究,提高燃烧效率;尽快建立自由射流等试验研究手段,开展相关的研究工作;适时开展固体燃料冲压、固体超燃冲压及膏体冲压等发动机的研究,不断拓宽应用领域。

高超声速吸气式发动机系统的最优设计

综合评价了当前世界航天飞机的开发现状 ,提出了航天飞机发动机的最优设计方法 ,介绍了最优设计结果。定量评价了各种吸气式发动机形式及其存在的问题 ,探讨了改进方法。

超燃冲压发动机推进性能理论分析

超燃冲压发动机的正推力问题和超声速燃烧的稳定性问题是制约超燃冲压发动机发展的两个关键气动物理问题.虽然经过50多年的研究,但是目前国内外对这两个关键问题的机理还没有研究清楚.文章首次将CJ爆轰理论应用于超燃冲压发动机推进性能分析,给出了这两个关键气动问题的理论分析结果.分析结果表明,燃烧室入口空气静温对发动机的推进性能产生重要影响.当爆轰波的爆速大于隔离段内空气来流的速度时,会向隔离段上游传播,导致发动机不起动.飞行Mach数Ma=6~8是超燃发动机的临界不稳定范围,飞行Mach数Ma>9,超声速燃烧将变得稳定.

美国在超音速燃烧冲压发动机上挖潜

据美国国防预研计划局(DARPA)局长库珀说,由于采用了超音速燃烧技术,到九十年代中期有可能将以冲压发动机为动力的吸气式飞行器直接从机场跑道送入地球轨道。库珀对众议院武装部队研究与发展小组委员会说,这里有各种使人感兴趣的技术问题,不过,经过一年的考察表明,这些技术问题都是可以解决的。到九十年代中期,我们可以使这种技术得到实际应用。库珀说,NASA

NASA研究超音速燃烧冲压发动机

美国航宇局兰利研究中心的人员认为,吸气式发动机工作速度可达到马赫12。试验已表明,在高马赫数下,净推阻比可大于1。发动机研究工作的重点目前放在发展超音速燃烧冲压发动机技术上,即解决发动机的气动、诊断和测量方面的问题。

X-43A将试验超燃冲压发动机

美国航宇局用于试验超燃冲压发动机技术的第一架 X-43A 试验飞行器将在7月份交付。这架飞行器长3.6米,重1吨,是美国航宇局高超 X 技术计划的核心,旨在验证可提高未来高超音速飞机(5马赫以上)和可重复使用航天运载器的运载能力的吸气式发动机技术。

SPATR发动机循环参数选择与特性分析

为了更好地选择固体推进剂吸气式涡轮火箭发动机(SPATR)的设计循环参数,以及拓宽SPATR发动机的工作范围,根据SPATR发动机的结构特点,建立了富燃燃气流量可调的SPATR发动机的性能计算数学模型,并编制了相应的计算程序。利用程序计算和分析了不同空燃比和涡轮进口参数下的SPATR发动机设计点性能,并以此对SPATR发动机设计点循环参数进行了合理的选择。利用程序分别计算了富燃燃气流量可调和不可调的SPATR发动机的高度、速度特性和节流特性,并对计算结果进行分析和比较。结果表明,富燃燃气流量可调节的SPATR发动机具有更好的高度、速度特性,并能够实现节流工况调节,满足飞行器对推力调节的需求。

基于NSGA Ⅱ算法分布度改进的ATREX发动机性能优化方法研究

为使飞行轨迹上膨胀式空气涡轮冲压发动机(Air Turbo Ramjet Expander,ATREX)推力满足飞行器要求,同时比冲为对应推力下的最优值,基于改进分布度的NSGAⅡ算法建立了以推力、比冲为优化目标的ATREX多目标优化模型。本文首先提出了基于个体优化目标间直线距离的筛选函数,改善了NSGAⅡ算法优化结果的分布度;然后基于改进的NSGAⅡ算法建立了ATREX性能多目标优化模型,获得了地面状态发动机推力、比冲最优解。在优化结果分布度接近前提下,与基于原NSGAⅡ算法建立的ATREX性能多目标优化模型对比,基于改进NSGAⅡ算法建立的优化模型所需初始种群个数及迭代时间均下降30%左右。