协同吸气式火箭发动机研究进展

协同吸气式火箭发动机(SABRE),因能充分利用大气层内的空气,具备良好的经济和技术可行性,是Skylon空天飞机的最佳动力方案。作为一款将吸气式与火箭式发动机高度集成的组合循环推进装置,SABRE在内部结构、热力循环及燃料利用等方面都有其独到之处。首先介绍了SABRE结构和工作循环过程,简述和归纳了氧化剂冷却燃烧室、推力补偿喷管、进气道和液氢燃料等关键技术;然后对发动机核心热交换技术,尤其是极具创新的预冷器的设计与制造作了详细分析;最后,总结了SABRE最新研究成果并对我国开展相关研究工作进行了展望。

基于SABRE技术的高超声速预冷飞行器应用分析

结合热力循环过程建模和数值模拟分析方法,构建了基于SABRE技术的佩刀发动机方案并对发动机特性进行分析。根据发动机模态特点和特性优势,综合文献资料,对佩刀发动机的飞行器应用方式进行了分析。分析认为,佩刀发动机有希望为多种飞行器应用方向提供动力,包括为临近空间巡航飞行器和亚轨道载荷发射/投放、空天入轨等飞行器提供动力。

SABRE吸气模式热力循环及预冷器性能分析

为加深SABRE吸气模式下发动机性能研究,采用一系列基本热力过程分析了吸气模式热力循环过程,计算了各支路循环功及总循环功,分析了影响循环功的主要因素。对预冷器的性能进行了分析,计算了预冷器的性能参数,在此基础上估算了预冷器的总体参数。结果表明,SABRE吸气模式热力循环可简化为标准布雷顿循环,影响循环功的主要参数为预燃室和燃烧室的进出口温度,影响循环效率的主要参数为压气机增压比,预冷器是提升发动机性能的关键,最大功率为409.54MW,长度约为5118.2mm,提高换热效率,降低预冷器体积十分必要。