激波诱燃冲压发动机关键技术研究

激波诱燃冲压发动机作为未来吸气式高超声速飞行器最理想的动力系统之一,能有效弥补超燃冲压发动机与机身一体化设计所带来的缺点,缩短燃烧室长度减轻发动机结构重量,在宽飞行马赫数范围内保持较好性能.对激波诱燃冲压发动机基本原理进行阐述的基础上,指出了发展这种新型推进系统的关键技术,并就关键技术的研究现状做了比较详细的综述,对国内在这方面的研究思路提出了建议.

悬臂斜坡喷注构型对流场与燃料混合特性影响研究

激波诱燃冲压发动机作为超燃冲压发动机的一种,更加适合高超声速飞行器机体与发动机的一体化设计。为了研究其前体/进气道的燃料/空气混合特性和增强机理,本文采用地面试验方法对不同悬臂斜坡喷注器的流场特性进行了研究。研究表明,悬臂斜坡上形成的斜激波呈很强的三维效应。燃料喷注后会改变悬臂斜坡上斜激波的方向,使其与斜坡的夹角增大。悬臂斜坡的存在使流场中产生了压差,影响了气流的运动轨迹,进一步导致了流向涡的产生。后掠喷注构型和双喷口构型的混合特性更好,三角构型喷注不能形成明显的斜激波压缩波系,混合效果不佳。

构型参数对悬臂斜坡喷注器混合性能的影响

为探索高马赫数下激波诱燃冲压发动机前体/进气道喷注器构型参数对燃料/空气混合的特性的影响,运用隐式RANS仿真,对不同构型的悬臂斜坡喷注器进行了三维数值模拟并进行了对比研究。结果表明,15°压缩角构型最终的混合效率比基准构型高9%且有较大的燃料穿透度,同时会付出30%的总压损失代价;15°压缩角构型的总压损失是10°压缩角构型的两倍;0°膨胀角构型的混合效率始终高出基准构型11%,但有较大的总压损失;后掠构型与基准构型相比混合效率,燃料穿透度基本不变,负的后掠角总压损失最小;三种不同喷注间距的喷注器总压损失大小基本相同,近流场的混合效率相差不大,混合终了阶段,20mm喷注间距喷注器的混合效率达到了较高水平;50~150mm是燃料/空气掺混剧烈发生的区域。

悬臂斜坡喷注器流场结构与混合特性

为了探索高马赫数下激波诱燃冲压发动机前体/进气道燃料/空气混合的精细流场结构和混合增强机理,采用隐式方法,对悬臂斜坡喷注器进行了三维RANS仿真,得到了喷注器流场的精细结构。仿真结果表明,由于斜坡的作用,流场中产生了激波、膨胀波、流向旋涡等现象。气流经过斜坡时产生了斜激波,并在斜坡边缘处发生膨胀;斜坡侧壁附近在压差的作用下产生了流向旋涡,流向涡在向下游发展过程中卷吸空气,从而增强了混合,但斜坡的存在加大了流场的总压损失。

新概念冲压发动机研究综述

为满足更高的作战应用需求,在传统冲压发动机基础之上,已发展出了多种新概念冲压发动机,它们虽然还未真正应用于实际中,但却代表着冲压发动机发展的总体趋势。介绍了几类新概念冲压发动机的相关概念、主要特点、工作过程、关键技术以及国外相关的研究情况,力求清晰准确地展示出冲压发动机发展的最新动态。