固冲发动机补燃室二次燃烧实验研究

采用不确定度评定的地面直连冲压实验设备,对某全尺寸固冲发动机补燃室二次燃烧进行了实验研究。通过测定比冲效率,确定了不同的燃气发生器喷嘴结构、空气进气角度、进气头部距离和补燃室长度对二次燃烧的影响,并进行了机理分析。结果表明,五喷嘴比冲效率较高,燃气的切入方式对补燃室二次燃烧有重要影响;增大入射角度,可提高比冲效率,但加剧了燃烧产物在补燃室内的沉积;补燃室头部距离不宜过大,比冲效率不随头部距离线性增加;补燃室长度增加,可使比冲效率提高,但效果并不理想。

固体火箭冲压发动机一体化CAD系统设计

针对固体火箭冲压发动机的特点 ,研制了固体火箭冲压发动机 CAD软件 ,该软件系统包括了燃气发生器设计、助推补燃室设计、进气道设计、发动机性能计算和飞行弹道的计算。使用该系统可进行固体火箭冲压发动机总体方案论证 ,预估发动机的主要结构尺寸和发动机的整体性能。本文以一假想的空 -空弹用固冲发动机方案设计为例 ,介绍固冲发动机设计步骤和软件系统的特点。

高温燃气射流对固冲发动机二次燃烧效率影响研究

为进一步提高固冲发动机的二次燃烧效率,文中提出了在固冲发动机补燃室头部引入高温燃气射流增强掺混燃烧的技术思路,并开展了仿真和验证试验工作。仿真分析表明:当在补燃室头部引入高温燃气射流时,能够提高补燃室头部流场的温度,使得燃料更易于燃烧,从而提高了固冲发动机的二次燃烧效率;试验结果也验证了在固冲发动机头部引入高温燃气射流,能够使固冲发动机的二次燃烧效率由81.3%提高到88.7%。

固体火箭冲压发动机技术研究进展

近年来,固体火箭冲压发动机获得飞快发展,本文综述了其技术研究进展,为后续固体火箭冲压发动机技术及相似技术的发展提供借鉴。主要介绍了固体火箭冲压发动机的燃气流量调节技术、贫氧推进剂技术、高效燃烧组织技术、转级技术等关键技术。总结发现国内外关键技术已取得了较全面突破,逐渐进入工程实用阶段,但燃烧基础问题研究不足。因此,有必要进一步深入开展推进剂细观燃烧、多相湍流燃烧、金属颗粒燃烧等基础科学研究,进而促进固体火箭冲压发动机技术发展。

固体火箭冲压发动机无喷管助推器性能分析

采用一维准定常方法 ,对整体式固体火箭冲压发动机的无喷管助推器内弹道进行了计算。计算结果表明 ,随着燃面的推移 ,燃烧室压强下降很快 ,而推力增大 ;助推器比冲偏低 ;对于高燃速固体推进剂 ,燃速沿通道降低 。

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。

进气道与弹体内外流场一体化数值模拟方法研究

建立了进气道/导弹内外流场的CFD数值模型,并对某固冲导弹的纵向特性进行了实例计算分析。结果显示,数值计算不仅可以直接提取进气道的内流特性,而且可以直接提取进气道和导弹全弹的外流气动特性。对于评估进气道与导弹弹体相互之间的气动干扰特性,也能提供直接的数值依据。该方法简便易行,可望推广应用于固冲等吸气式导弹的总体方案设计中,具有明显的实用价值。

固体火箭冲压发动机设计计算一体化

为了简化固体火箭冲压发动机的设计过程,减少工作量,基于AC IS几何造型平台开发了固体火箭冲压发动机的三维CAD软件,该软件能预估固冲发动机主要部件的结构尺寸和发动机性能并实现了图形的实时显示,使该系统可进行固体火箭冲压发动机总体方案论证。为了验证该软件设计结果的准确性,对某设计点的进气道和补燃室的流场进行了数值仿真。结果表明:数值仿真结果在一定程度上与设计值吻合较好,验证了设计方法的有效性。与国内相同类型软件相比较,该软件的性能计算准确性高,CAD图形处理能力强,实现了固体火箭冲压发动机的参数化设计、计算一体化。

波瓣掺混装置作用下SPATR冲压燃烧室内流场研究

设计了一种用于SPATR冲压燃烧室掺混燃烧的波瓣掺混装置。用数值模拟方法对无波瓣掺混装置和三种结构的波瓣掺混装置作用下的冲压燃烧室内流动和掺混燃烧情况进行了仿真。结果表明:在波瓣掺混装置作用下,冲压燃烧室表现出了很好的头部和整体冷流掺混效果,并使冲压燃烧室的掺混燃烧性能得到大幅提升;冲压燃烧室的冷流掺混和掺混燃烧性能随波瓣掺混装置穿透率的增大呈先增强后减弱的趋势;当穿透率为0.6时,冲压燃烧室的掺混效率达到0.910,温升达到1 127 K,表现出了较好的冷流掺混和掺混燃烧效果。

无喷管固体火箭发动机内弹道计算

给出了一种无喷管固体火箭发动机内弹道计算方法,利用此算法就无喷管固体火箭发动机结构和装药等参数对性能的影响状况进行了分析,并得出结论:装药形式、结构尺寸、固体推进剂的燃烧规律与试验温度都对无喷管固体火箭发动机内弹道性能有影响。

国外整体式固体火箭冲压发动机技术发展研究

导弹动力装置是决定导弹射程的关键因素。本文通过对当前国外(美国、俄罗斯、欧洲)整体式固体火箭冲压发动机的专利技术及应用现状进行详细分析和论述,在分析基础上总结了整体式固体火箭冲压发动机发展的关键技术,主要包括燃气流量调节与控制、高能贫氧推进剂、结构的热强度及长时间的热防护、宽域可调进/排气、导弹与发动机一体化气动外形设计等。

固冲发动机连管试验数据处理方法研究

针对固冲发动机连管试验,研究了柔性管路垂直进气推力的计算方法,进一步推导了由试验数据换算至规定状态下发动机性能参数的换算关系,并开展了两种不同富燃料推进剂的固冲发动机点火试验验证和数据处理,得到了较为合理的试验评定结果,为筛选出较优推进剂配方提供依据。

含硼富燃料推进剂燃烧性能的研究进展

对国内外含硼富燃料推进剂燃烧性能的研究状况进行了综述,总结了提高含硼富燃料推进剂一次喷射效率和二次燃烧性能所采取的技术途径,主要包括硼粒子的表面包覆、推进剂配方的调整、燃气发生器喷管结构的改进、空燃比的变化、合理燃气喷射方式的选择、进气方式、二次进气间距以及进气量的优化等,这些改进可使含硼富燃料推进剂一次喷射效率提高,燃烧残渣减少,二次燃烧效率也大幅度改善。

涡轮增压固体冲压发动机热力循环分析

针对未来导弹对推进系统高比冲、宽马赫、大空域的要求,将空速域宽广的空气涡轮火箭(ATR)和比冲性能好的固体火箭冲压发动机(SPR)进行集成,提出了涡轮增压固体冲压发动机(TSPR)的概念,对其进行热力循环分析,验证此组合概念发动机的原理可行性,建立了其热力循环分析模型。利用该模型在典型弹道上对ATR、SPR和TSPR的热力循环性能进行了比较。结果表明,TSPR比循环功最大,热效率稍低于ATR,在大空速域范围飞行时,综合性能优越。

固体火箭冲压发动机含硼推进剂燃烧性能实验研究

利用地面直连试验系统对含硼推进剂在某固体火箭冲压发动燃烧过程性能进行试验研究。通过对含硼推进剂燃烧后凝聚相样品的SEM,EDS和XPS分析,探讨推进剂燃烧过程。在凝聚相EDS分析中,硼元素含量随着远离推进剂轴向方向显著降低,氧元素含量显著升高。在补燃室中,由于补充富氧空气,一次燃烧产物进一步反应,导致环境温度上升。由于高温,硼颗粒发生燃烧,产生大量气态硼化物,从而导致硼元素含量下降。二次燃烧凝聚相产物中,硼的非完全氧化物占比在40%以上,氮化硼占比在20%以上,硼颗粒占比7%以下。研究结果表明,随着推进剂在燃气发生器和补燃室内的一、二次燃烧,硼颗粒逐渐减少,并分别与环境中的C和O等元素发生化学反应,在凝聚相中的含量逐渐降低,氧元素在补燃室之后显著增加,氮化硼为凝聚相主要成分之一,存在于各特征位置。推进剂中的硼颗粒没有被完全燃烧,燃烧效率有待于进一步提高。

提高含硼富燃料推进剂能量的技术途径

为提高含硼推进剂的能量，在确定基础配方的情况下，采用热力学计算软件。计算了含硼富燃料推进剂的理论能量，讨论了提高含硼富燃料推进剂能量的技术途径。计算结果表明，当推进剂中其他组分含量一定时，增加硼含量、减少AP含量或以HTPB代替BAMO／THF黏合剂，可提高含硼富燃料推进剂的比冲。发动机试验结果表明，在配方中添加质量分数5％～8％的镁粉，推进剂的一次喷射效率大于98％，细粒度硼粉和F类化合物可以提高该推进剂的比冲，而添加F3化合物可将比冲提高到9502N·s·kg^-1。

整体式固冲发动机与导弹一体化优化设计

概述了发动机与导弹一体化优化设计问题，建立了整体式固冲发动机与导弹一体化优化设计模型，并以某防空导弹为一算例，进行了优化前后两种方案对比，结果表明，经过一体化优化设计挖掘了整体式固冲发动机的设计潜力，导弹弹道性能明显提高。

固冲动力导弹纵向通道控制弹机一体化设计

以固体冲压发动机为动力的导弹武器,其弹道规划中应充分考虑发动机工作的经济性以及进气道的安全性,根据实时飞行状态调节燃气流量实现燃料最优控制,同时限制补燃室压强以满足进气道裕度要求;文章提出了一种基于速度控制策略设计的导弹纵向通道弹机一体化控制系统,建立发动机及导弹控制线性化数学模型,设计控制律并进行数学仿真,仿真结果表明文章设计的纵向控制系统可实现导弹能量管理需求,并对进气道进行保护,满足固冲发动机的使用要求。