固体超燃冲压发动机燃烧模态转换研究

对固体超燃冲压发动机的模态转换现象和燃烧室工作特性开展了地面直连试验和数值模拟研究。试验在Ma=6,25 km的条件下实现燃烧模态由超燃转换为亚燃,再转换为超燃的动态变化。数值模拟获得了对应燃烧模态下发动机燃烧室的流场参数变化及工作特性。将隔离段出口马赫数作为燃烧模态判别准则,基于隔离段绝热假设计算出隔离段出口马赫数,实现发动机燃烧模态的实时判别,并通过数值模拟结果验证了该方法的可行性。试验结果表明,改变燃料喷注方式能够实现燃烧模态的变化,亚燃模态下的性能明显高于超燃模态。数值结果表明,发动机隔离段及燃烧室内激波强度和位置受到横向射流与燃烧释热的共同影响,且不同燃烧模态下影响激波的主要因素不同。发动机燃烧室工作在亚燃模态下的性能最佳,总压恢复系数为0.44,总燃烧效率为0.79。其中,亚燃模态下硼颗粒和碳颗粒的燃烧效率分别为0.78和0.65。

凹腔对固体超燃冲压发动机燃烧性能影响研究

为提高固体超燃冲压发动机燃烧性能,获得凹腔对固体超燃冲压发动机燃烧性能影响规律,开展了地面直连试验和数值模拟研究。利用数值模拟分析了凹腔位置和数量对燃烧室流动与富燃燃气掺混燃烧作用效果。研究表明:(1)马赫数沿燃烧室流向均呈现下降-波动-上升的变化特点,相比于无/单凹腔构型中的近壁面燃烧,双凹腔构型实现流道中心燃烧。(2)富燃燃气中可燃气体与凝相颗粒因穿透深度不同导致两者分区燃烧,气相燃烧速度和燃烧效率均远高于凝相颗粒,不同质量的颗粒运动轨迹存在差异,但该差异随颗粒燃烧而逐渐减小。(3)凹腔通过产生低速区促进富燃燃气掺混燃烧,促进效果取决于凹腔与燃气喷口间的距离。(4)凹腔对固体超燃冲压发动机燃烧性能具有明显影响,发动机无凹腔时燃烧效率仅0.48,总压损失达0.67,采用双凹腔时燃烧效率达0.98,总压损失为0.58。综上所述,采用双凹腔构型的燃烧室更有利于提高固体超燃冲压发动机燃烧性能。

燃料贴壁式固体超燃冲压发动机推力性能研究

燃料贴壁式固体超燃冲压发动机具有比冲高、结构简单、维护方便等优点,但也伴随着发动机推力不稳定问题。基于能量守恒原理,建立了固体超燃推力零维模型。该模型避免了一维推力模型中数值奇异与数值刚性问题。基于此模型,开展了燃料质量流量与空气流量对固体超燃燃烧室推力的影响研究。结果表明,燃料质量流量特性对推力的稳定性有显著影响。通过燃面退移速率与燃烧室构型的匹配,理论上可以构造出使推力变化幅度较小的发动机构型。

超微型电动机实用化的关键技术及应用前景

电磁型超微型电动机是微机电系统中的关键部件.论述了直径1～3mm电磁型超微型电动机设计中的若干关键问题,如微型电动机的结构设计、磁路设计,以及微型电动机中的发热、温升和微摩擦问题等.简要地讨论了电磁型微型电动机的应用前景,例举了它在医学内窥镜、微泵。

双模态超燃冲压发动机研究进展

通过对各种发动机性能的对比分析 ,认为双模态超燃冲压发动机非常适合作为高超声速飞行器的动力推进装置。

基于集总参数方程的超燃冲压发动机性能计算模型

针对目前常用的基于微分方程的超燃冲压发动机性能计算模型的不足,提出了基于集总参数方程的超燃冲压发动机性能计算模型。将基于控制体法的0D积分形式的守恒方程(流量连续方程、动量守恒方程和能量守恒方程)和化学动力学模型相结合,辅以临界流量法,应用于隔离段和燃烧室的1D流场计算,实现了双模态超燃冲压发动机各种模态的隔离段和燃烧室的流量平衡计算,可以捕捉到热力学喉道,确定了隔离段流动状态和燃烧室的工作模态,进而实现超燃冲压发动机全飞行包线内和全工况下的特性计算。计算结果表明,基于集总参数方程的计算模型不但能够克服基于微分方程的计算模型的缺点,而且还具有计算精度高、计算速度快、收敛性好等优点,为超燃冲压发动机总体性能计算和方案设计提供了一种很好的参考。

椭圆驱动超磁致电动机设计

超磁致材料GMM(Giant Magnetostrictive Material)作为高科技功能材料得到了迅速发展,由于具有大的室温超磁致伸缩系数,高的电(磁)能-机械能转换率,高能量密度,响应快等优异特性,GMM得到了广泛应用。文中根据 GMM磁-机能量耦合转换机理,结合有限元分析开发了CAD软件,设计了GMM微致动器,并通过GMM致动器组合构型:构思与研制了一种具有高出力、快响应、可控性好的新型椭圆驱动超磁致电动机,并得到了试验验证。

双模态超燃冲压发动机点火方案对比试验

在来流马赫数2、总温840K的双模态超燃冲压发动机扩张型燃烧室的冷启动工况下,对凹腔上游的煤油横向射流喷雾的三种点火方案(热射流点火、乙烯引导点火、凹腔内局部补氧点火)进行了试验对比研究。采用高速相机拍摄了不同点火方式下的初始火焰生成和发展过程,对比分析了各种点火方案的点火接力过程和压力响应特点。试验研究表明,热射流火焰和喷雾下游掺混燃烧后通过火焰逆传形成凹腔驻留火焰,室压受热射流供应及其与喷雾作用的非定常特性的影响较大;乙烯引导点火受乙烯燃烧强度的影响,在研究的参数范围内,由于生成的乙烯火焰较弱,易被煤油喷雾浇熄,旨在凹腔内形成接力火焰的点火方法未能实现乙烯引导的成功点火;在凹腔内局部补氧能够改善煤油喷雾的点火性能,点火接力过程过渡平稳。

超燃冲压发动机燃烧模态转换试验研究

在模拟飞行高度为25 km、来流马赫数为6的情况下,采用试验研究的方法对超燃冲压发动机燃烧模态转换进行了直连式试验。根据燃烧室壁面压力分布和一维模型分析表明。燃料喷射位置和当量比的动态改变.实现了燃烧室内燃烧模态的动态转换。不同燃料喷射位置切换顺序比较表明,燃烧室内燃烧状态的改变受燃料分布所决定,但是燃烧室自身具有一定的抗波动能力。

等直段直径对固体燃料超燃冲压发动机燃烧室性能的影响

为了研究燃烧室内等直段直径的尺寸对固体燃料超燃冲压发动机燃烧室性能及流场特性的影响,基于国外研究者完成的固体燃料超燃冲压发动机的实验数据,对不同等直段直径燃烧室工作过程进行数值模拟。采用基于压力的二阶迎风差分数值方法,物理模型为轴对称结构,燃烧模型采用有限速率/涡耗散模型(Finite-Rate/Eddy-Dissipation),湍流模型采用SST k-ω模型。PMMA燃料进口边界由用户自定义函数的方式给定,分析不同等直段直径下超燃冲压发动机燃烧室内流场特性及其性能变化。数值模拟结果显示:随着等直段直径的增大,燃烧室可由壅塞状态转变为超声速流动状态,增大至某一数值(约为16.5mm)附近时,燃烧室出口可以达到完全膨胀状态。同时,燃烧室的燃烧效率逐渐增大,出口处燃烧效率由62.45%增大至72.74%。总压损失也逐渐增大,出口处最大值可达52%,而燃烧室推力逐渐减小。

凹腔结构对圆形超燃冲压发动机燃烧室阻力特性影响

凹腔作为促进燃烧室中燃料与来流混合和稳定燃烧的有效手段之一,其研究已引起人们的广泛关注。采用数值模拟方法,探索了圆形超燃冲压发动机燃烧室阻力特性随凹腔结构参数的变化趋势,同时初步考察了飞行攻角对凹腔阻力特性的影响。研究发现,凹腔摩阻相比压阻很小,凹腔对燃烧室的阻力特性主要体现在其压阻上;随着后掠角的增大,热试和冷流状态下的凹腔阻力均呈现逐渐减小的趋势;随着长深比的增大,热试状态下的凹腔阻力先增加后减小,而冷流状态下的凹腔阻力则单调递减;在小攻角（-3°~3°）热试状态下,燃烧室凹腔阻力明显强于冷流状态下凹腔阻力。这对圆形超燃冲压发动机燃烧室的设计工作具有一定的指导和借鉴意义。

遗传算法在超微电动机参数优化设计中的应用

基于超微电动机的主要参数之间相互限制和约束，提出将遗传算法应用于超微电动机的参数设计，利用遗传算法的特性进行辅助超微电动机设计．首先确定超微电动机的简化数学模型，结合电动机工作环境对其性能的要求，确定超微电动机设计中的评价函数，利用遗传算法在整个参数空间内搜索，得到超微电动机的主要参数。

超微电动机发展综述

超微电动机能够满足电机向微型化、低速和高精度等方面的发展需要,因而近年来成为国内外学者的研究热点。文章综述了各种超微电动机的原理、发展现状及应用领域,详细比较和分析了各种超微电动机的优缺点。超微电动机的研发和优化,对医学、航天和机器人等领域的研究具有重要的意义和价值。

超燃冲压发动机凹腔火焰稳定器阻力分析

为了研究凹腔火焰稳定器在超燃冲压发动机燃烧室内的阻力情况,采用了试验和数值仿真的方法,结合已有的研究结果、纹影图像和阻力测量等进行了分析。结果表明:在冷流中凹腔阻力受自由剪切层与后壁作用情况决定,来流总压高,作用面积大,凹腔阻力大;在反应流中,凹腔阻力小于冷流阻力,在高当量比条件下凹腔可能产生正推力;凹腔附近最强燃烧放热区对凹腔阻力影响较大,当最强放热区分布在凹腔前壁附近时凹腔可能产生推力;当最强燃烧放热区分布在凹腔后壁时,凹腔可能产生阻力。

超微型电动机在微小型侦察设备中的应用研究

微机电系统 (MEMS)是目前国际上正在发展的新兴学科 ,超微型电动机是微机电系统中的关键器件 ,对其实用化技术的研究具有非常重要的意义。文中介绍了其在微小型侦察设备中应用的关键技术。利用 AT89C5 1单片机实现将细分驱动控制技术应用于实时跟踪系统中的直流无刷电机控制 ,提高了控制精度 ,对控制系统的硬件和软件进行了详细介绍。

基于新型趋近律的永磁超环面电动机滑模控制

将一种新型指数趋近律的滑模控制策略应用到超环面电机控制系统中,解决了传统指数趋近律滑模增益选取难的问题。基于超环面电机系统的数学模型,设计了指数趋近律滑模控制器,将该电机状态变量的幂次项加入到趋近律的变速项中,同时在变速项中采用饱和函数,使系统状态在滑动层内运动,完成了新型滑模控制器的设计和仿真分析对比。结果表明,该新型趋近律能有效地缩短调稳时间,消除超调现象,提高系统的鲁棒性。

MHD能量旁路超燃冲压发动机可行性分析

使用准一维模型对磁流体能量旁路超燃冲压发动机MPCE(Magneto-Plasma-Chem ical Engine)进行了性能计算.考察了理想和非理想的超燃冲压发动机应用磁流体MHD(magnetohydrodynam ics)能量旁路的效果,对于理想的超燃冲压发动机应用MHD反而会使发动机的性能降低;对于非理想的超燃冲压发动机,MHD的作用使发动机的比冲增加.考虑发动机工作的工程限制条件对超燃冲压发动机和MPCE的性能进行了比较,结果表明应用MHD可以扩大超燃冲压发动机的工作范围,在非设计马赫数下提高发动机的性能.计算了负载系数、通道压力系数等重要的设计参数对MPCE性能的影响,结果显示优化参数设置可以使发动机比冲增加,但是同时又会受到工程条件的限制.

一种新型超特大容量高压电动机软起动方法

超特大容量高压电动机直接起动产生的大电流对电网以及电机本身都会造成巨大的冲击。得出了不同容量、不同电压等级的电机在直接起动过程中功率因数以及电磁转矩的变化规律。针对自耦降压起动存在二次冲击、串磁控电抗器起动成本过大等问题,提出了一种新型超特大容量高压电动机自耦磁控软起动的方法,分析了其基本工作原理。推算出软起动成本计算公式,并代入具体算例分析比较,得出了选择具有合适抽头比的自耦变压器,可以使得该软起动的成本大大降低的结论。最后仿真和实验的结果表明,在降低成本的前提下,该起动方法能够有效减小起动电流,消除二次冲击,响应速度快。

超声速冲压发动机隔离段内流场分析

隔离段入口来流马赫数影响着激波串的位置、结构和隔离段的性能。采用数值方法对不同来流马赫数情况下的二维隔离段内流场特征进行数值模拟,分析了隔离段的上游后"推"模式和马赫数对隔离段激波串的影响。结果表明:马赫数对隔离段内激波串有后"推"模式,并根据激波串位置不同,提出了"最小工作马赫数"的概念和配合燃烧室工作模态的界定方法。

超磁致伸缩材料及其在电动机中的应用

超磁致伸缩材料(Giant Magnetostrictive Material简称GMM)是近年来发展起来的一种新型功能材料,在国内外得到广泛应用。将超磁致伸缩材料在电机中的应用技术已经比较成熟。简要介绍了超磁致伸缩材料以及在电机中的应用举例,还对研制一种新型电机-压电陶瓷-磁致伸缩电机进行了展望。