空气深度预冷组合循环发动机吸气式模态建模及性能分析

针对空气深度预冷组合循环发动机——协同吸气式火箭发动机(Synergistic Air-Breathing Rocket Engine,SABRE),采用部件法对其进行建模,匹配计算得到吸气式模态下飞行走廊内其性能参数变化规律,并研究其高度速度特性。计算模型可信度较高,推力误差小于6%,能够较为准确地模拟SABRE吸气式模态的性能参数。结果表明:SABRE兼具火箭发动机大推力和航空发动机高比冲的特点,吸气式模态下比冲介于21 300~27 380 m/s,随着高度速度的增大,其推力比冲先增大后减小;SABRE利用预冷器将入口空气温度降低,可使其空域速域拓宽至25 km、5Ma,满足高超声速飞行的动力需求;发动机速度下限由压气机最大流量决定,速度上限则由氦气回路减压器工作限制条件决定。     

空天飞机

空天飞机指以吸气式发动机和火箭发动机组合推进系统作动力装置、能像飞机那样在跑道上起降、在大气层内高超音速飞行,又能单级入轨运行的可载人飞行器,是集飞机、航天运载器、航天器等多种功能于一身,既可军用,又可民用的新型飞行器.空天飞机目前尚处在概念研究阶段.它与航天飞机的主要区别是完全可重复使用,理想的空天飞机还能像飞机那样,每次飞行之后,经过简单检修和加注燃料,能很快作下一次飞行.     

吸气式太阳能热推进系统进气道特性分析

吸气式冲压推进技术是吸气式太阳能热推进技术的基础。如何设计一种性能理想的进气道是吸气式太阳能热推进技术研究的重点。应用稀薄气体动力学仿真常用的直接数值模拟蒙特卡洛算法对两种常见的进气道结构进行仿真分析,得到两种进气道工况下气体的温度、密度、流量系数和速度等参数的分布,并进行对比。通过比较,选择一种性能较好的构型作为吸气式太阳能热推进系统的进气道,从而为后续系统的设计、计算、分析和优化打下了基础。     

美国高超声速技术发展计划

美国自20世纪50年代开始研究吸气式高超声速技术。冷战期间,美国出于军备竞赛和争夺技术领先的需要,提出过许多超燃冲压发动机及高超声速飞行器发展计划,如先进战略空射导弹(ASALM)、超燃冲压发动机导弹(SCRAM)、高超声速研究用发动机计划(HREP)、国家空天飞机计划(NASP)等。这些计划虽均中途夭折,但在关键技术方面取得了重大突破,大大推动了美国高超声速技术的发展。仅美国航空航天局兰利中心在     

高超声速飞行器的应用及关键技术

半个世纪以来,由于需求、技术和资金等因素的制约,吸气式高超声速飞行器技术的发展曾经历了多次起伏。早期的研究计划几乎全都无果而终。冷战结束后,对高超声速飞行器的需求发生了变化,高超声速技术的发展日益受到重视。到90年代,实现高超声速飞行器的首要技术——超燃冲压发动机取得了重大突破。随着高超声速技术的成熟,将可能对军事战略和军事行动产生重大影响。预计到2010年,高超声速巡航导弹将问世;2025年前,高超声速轰炸机     

导弹空气动力发展的新动向

导弹发展到第三代以后,随着战争形势与观念的转变,战略导弹常规化、战术导弹精确化以及多种目标、多种任务、多种手段的体系对抗逐步形成。对导弹技术提出了不同发展方向的多种要求,从而使导弹空气动力学研究也与之相应地出现了许多新问题。例如,直接力控制的外形设计与喷气产生的空气动力效应;光学侧窗口造成的不对称外形的气动特性与气动光学问题;垂直发射后的大攻角转弯空气动力技术;远程吸气式发动机导弹的气动力特性与隐身问题;抛撒子母弹和载体的复杂空气动力干扰的分析计算问题等,对这些问题的研究与发展动向作了简要的介绍。     

北京动力机械研究所

北京动力机械研究所创建于1957年12月3日。经过几代飞航动力人的艰苦创业和半个多世纪的发展．北京动力机械研究所已经拥有吸气式发动机和火箭发动机、液体发动机和固体发动机等航天动力的自主创新、集成制造能力和完备的研制生产体系．实现了冲压发动机工程化、弹用涡喷涡扇发动机工程化系列化、中小型固体火箭发动机工程化系列化模块化和跨介质工作．成长为中国最大的航天动力产业之一。     

吸气式高超声速飞行器助推分离过程数值仿真

针对吸气式高超声速冲压发动机验证性试验特殊的飞行环境和助推分离条件,以某轴对称吸气式高超声速飞行器级间分离问题为具体研究对象,采用非结构网格局部网格重构技术和非定常问题非定常六自由度问题仿真方法,对该复杂构型飞行器助推分离过程进行数值计算。研究得到弱干扰冷态分离状态下飞行器及助推器的运动参数和气动力参数在分离过程中的发展规律。对0.3 s内助推器的位移轨迹进行分析,判断分离方案的可行性,并给出最佳的分离工况条件。     

吸气式远程超声速防空导弹一体化外形设计的几个重大技术问题

根据国外吸气式超声速战术导弹一体化外形设计取得的最新进展 ,着重分析了这类导弹外形设计的特点和技术关键 ,提出了吸气式远程超声速防空导弹一体化外形设计中应解决好的几个重大技术问题 ,以期引起各方对吸气式防空导弹总体设计中有关问题的关注和讨论 ,共同寻找解决这些技术问题的有效途径     

军用航空发动机发展的关键技术

动力技术的发展将推动着航空武器装备的发展和进步。依照近、中、远期（分别对应第一、第二、第三梯次技术群）对发动机多变量控制技术、高增压比压气机技术、矢量推进技术、结构与材料技术、变循环发动机技术、发动机智能控制技术、脉冲爆震发动机技术、高超声速技术等关键航空动力技术进行了适当的研究和分析,力求能够把握航空动力关键技术的发展重点。     

航天科工集团科技期刊联合征订启事

《推进技术》由第三研究院第 31所主办 ,是国务院学位委员会和教育部研究生办联合指定的重要期刊 ,为中国科技论文统计用刊、中文核心期刊 ,被《中国导弹与航天文摘 (CAMA)》、《中国航空文摘》、《中国科学引文索引》及美国《EI》、《CA》、《IAA》等文摘和文献数据库收录 ,曾 4次获航天科技期刊一等奖 ,两次荣获全国科技期刊评比二等奖并获第 2届国家期刊奖提名奖。主要刊登各类火箭发动机、吸气式发动机、组合发动机、推进剂及非化学推进系统的理论、设计、生产、试验和使用方面的学术论文、研究报告。 1980年创刊 ,双月刊 ,大 16开…     

超声速燃烧火焰放热区结构CH-PLIF成像技术

超燃冲压发动机是吸气式高超声速飞行器的关键部件之一,超燃冲压发动机燃烧室内火焰结构的研究对揭示超声速燃烧的稳焰机理具有重要意义。利用平面激光诱导荧光（Planar Laser-Induced Fluorescence,PLIF）技术测量了超声速燃烧直连式试验台燃烧过程中重要自由基CH的二维分布,实现了超声速燃烧火焰放热区结构的可视化。在开敞空间的低速射流火焰炉中使用甲烷/空气预混火焰对CH-PLIF技术进行了初步验证和系统优化,再利用CH-PLIF技术在凹腔稳焰的超燃直连台上实现了超声速燃烧火焰放热区结构的二维可视化,并与OH-PLIF和CH自发辐射测量结果进行了对比。实验结果表明,在开敞空间的低速射流预混火焰中,火焰放热区会发生扭曲、褶皱和分裂等现象,随着雷诺数的增大,火焰锋面褶皱程度更加显著;在凹腔稳焰的超声速燃烧中,火焰放热区高度褶皱和破碎,放热区结构的厚度为0.5～6.5 mm,同时也存在放热区的分裂与剥离等现象。CH-PLIF技术能够以较高的空间分辨率更准确地呈现凹腔超声速火焰放热区的结构,其在凹腔稳焰的超声速燃烧诊断中具有重要的应用价值。     

双转子活塞发动机工作过程的数值模拟

双转子活塞发动机是一种新型的差速式转子发动机,与传统发动机相比较具有很多优点,如不需要复杂的阀门装置,而且功率密度更高等。为了分析和研究双转子活塞发动机的运行特性,针对该发动机工作循环的热力学过程建立了其零维模型,确定了主要的边界条件,运用Matlab/simulink进行了数值模拟。对应不同的主轴转角,计算出气缸内工质的质量值、压力值和温度值。基于算得的压力值,求取了该发动机的平均指示压力和功重比等参数,与传统发动机相比较,双转子活塞发动机气缸工作容积的利用程度更大,整体结构更加紧凑。     

水下航行器活塞式发动机深水性能仿真计算

考虑到较大范围航行时深度对水下航行器活塞式发动机性能的影响,建立了发动机缸内工作过程仿真计算数学模型,并计算出该发动机燃料消耗量、航行时间、进气压力和效率等随航行深度变化的曲线。计算结果表明:当功率在规定范围内时,随着航行深度的增加,发动机进气压力和燃料消耗量上升,效率和航行时间下降;示功图肥瘦系数在航行深度为105m处有一极大值;在浅海工况下,要求的进气压力及燃料消耗量均不高,且效率较高;在深海工况下,效率降低,航行时间缩短,要求的进气压力增高。     

凹腔上游横向喷流混合过程的实验研究

利用基于纳米粒子的平面激光散射(NPLS)技术研究了超燃冲压模型发动机中凹腔上游横向喷注乙烯燃料时凹腔附近的流场,主要研究了燃料射流与主流的混合过程;对比了在不同喷注压力下燃料射流穿透度的变化;研究了不同凹腔参数对燃料与主流混合过程的影响。通过研究发现,喷注压力对燃料射流与主流混合效果的影响主要体现在两个方面,射流的穿透度和射流的扩散;对燃料射流来说,与主流混合的主要阶段为大涡的形成直至破碎阶段;在喷注总压相同下,喷注位置靠近凹腔有利于燃料射流与主流的混合和向凹腔内的输运;凹腔构型对燃料射流的影响主要在于大尺度结构开始发展破碎的阶段。     

中国航天科工三院三十一所

中国航天科工三院三十一所创建于1957年12月3日,经过几代飞航动力人的艰苦创业和半个多世纪的发展,现在已经拥有吸气式发动机、液体发动机和固体发动机等航天动力的自主创新、集成制造能力和完备的研制生产体系,实现了冲压发动机工程化、弹用涡喷涡扇发动机工程化系列化、中小型固体火箭发动机工程化系列化模块化和跨介质工作,成长为中国领先的航天动力产业。55年来,三十一所始终秉承国家利益高于一切的核心价值观,履行富国强军的首要职责,成就了一部从无到有、从小到大、从单一型号研制向基本型、系列化、多品种飞航动力装置研制并     

发动机冷却燃料做功潜力?分析

在高马赫数飞行下,用燃料冷却超燃冲压发动机壁面的冷却需求量大于发动机燃烧量。为了降低燃料的冷却量以及实现燃料冷却量和燃烧量的匹配,采用?分析法对超燃冲压发动机壁面燃料冷却工质进行做功潜力分析。发动机壁面冷却燃料的特性决定其热量?大小。根据发动机壁面温度分布、热流密度分布计算热量?,建立稳定流动燃料工质的?平衡方程。结果表明：在壁面最高温度为1200K时,传入壁面的热量为562.4kW,其中理论热量?为541.3kW;冷却燃料工质流量的增加,最大输出功减小;燃料工质出口温度增加,输出功减小,燃料工质出口压力增加,输出功基本不变。     

发动机冷却燃料超临界压力下做功潜力㶲分析

在高马赫数飞行下,超燃冲压发动机的燃料冷却量大于燃料燃烧量。为了降低燃料的冷却量以及实现燃料冷却量和燃烧量的匹配,采用分析法对超燃冲压发动机壁面燃料冷却工质在超临界压力下进行做功潜力分析。发动机壁面冷却燃料的特性决定其热量大小。根据发动机壁面温度分布、热流密度分布计算热量,建立稳定流动燃料工质的平衡方程。结果表明:在壁面最高温度为1200 K时,传入壁面的热量为562.4 k W,其中理论热量为541.3 k W;冷却燃料工质流量增加,最大输出功减小;燃料工质出口温度增加,输出功减小;燃料工质出口压力增加,输出功基本不变。     

高海拔下柴油机燃用含氧燃料的试验研究

为解决高海拔地区因缺氧和燃料燃烧不完全造成的发动机动力下降和燃油消耗率增加的问题,将生物柴油以不同体积分数(5%,10%)掺混到柴油中进行发动机台架试验。通过控制发动机进气压力模拟高海拔条件下含氧燃料的燃烧,考察平原和海拔3 000 m地区不同掺混比例的含氧燃料对发动机性能的影响。结果表明:在平原燃用含氧燃料,发动机功率较燃用纯柴油有所降低,且降幅随生物柴油添加量的增加而增大,同时燃油消耗率上升;在海拔3 000 m地区燃用含氧燃料,发动机功率较燃用纯柴油有所增加,且燃油消耗率下降;不管是在平原还是在海拔3 000 m地区,燃用含氧燃料均能够显著降低HC、CO和碳烟排放,但NOx排放有所增加。     

凹腔布置方案对气化煤油超声速燃烧特性的影响

针对两种凹腔布置方案,模拟马赫数6.0的来流条件,采用气化RP-3开展了一系列直连式燃烧试验。依据燃烧流场的可见光图像、燃烧室壁面静压分布和推力增益,对比分析了凹腔布置方案对气化煤油超声速燃烧特性的影响。结果表明,凹腔布置方案和当量比对燃烧室内的火焰分布、燃料的释热特性和发动机燃烧性能有显著影响。并联凹腔的火焰与释热主要集中在凹腔附近,燃料比冲对当量比不敏感;单凹腔的火焰与释热分布更加分散,燃料比冲随当量比的增加而提高。