碳氢燃料超燃冲压发动机推进系统的开发、验证与应用

美国空军的碳氢燃料超燃冲压发动机技术(HySET)计划目前仍在进行中。该计划旨在探索Ma=4～8的液体碳氢燃料超燃冲压发动机推进系统的技术基础，用于开发一次性使用和可重复使用的高超声速军用飞行器。HySET计划的近期应用对象是高超声速巡航导弹。该计划第1阶段确定了飞行器和适于飞行使用的发动机的初步设计，同时提出超燃冲压发动机部件的技术要求。第2阶段使飞行器和飞行发动机的设计进一步成熟，同时完成进气道、燃烧室和结构部件的试验。目的是证明，如果HySET计划的推进系统可以达到目标，由超燃冲压发动机推进的导弹能够满足任务要求。第2阶段验证了增加一体化规模和程度时，部件的性能和结构耐用性。与此同时，由波音公司和普惠公司组成的协作小组负责HySET超燃冲压发动机与高超声速导弹的一体化。后者是波音公司根据国防高级研究计划局的可负担得起的快速反应导弹演示器(ARRMD)计划研制的。ARRMD计划旨在开发并验证一种廉价的高超声速打击导弹，该计划分两个阶段进行，目前已完成第1阶段工作，进入第2阶段研制。     

X-51A超燃冲压发动机的研制历程

介绍了X-51A超燃冲压发动机的研制历程,包括部件技术研究、性能试验研究、地面试验发动机(GDE)研究以及X-51A飞行试验所使用的SJX61-1和SJX61-2发动机的试验研究.     

目标试验将加快超燃冲压发动机的开发

图 1　超燃冲压发动机以Ｍａ=4.5和 6 .5进行试验　　普惠公司和美国空军在自由射流试验中成功地以高超声速试验了碳氢燃料整体式超燃冲压发动机 ,试验证实该发动机具有预测的净推力。据美国空军官员称 ,这轮试验是根据美国空军高超声速技术计划进行的 ,这是首次没有采用高能燃料添加剂的碳氢燃料冲压发动机在工作条件下成功的运行。先前的超燃冲压发动机一般采用氢燃料 ,可进行数秒的超声速燃烧。美国空军对碳氢燃料体系表示出强烈的兴趣 ,因为碳氢燃料体系的后勤支持将更容易。据美国空军的一名官员称 ,采用碳氢燃料可使发动机的配置更方…     

试验结果将加快超燃冲压发动机的成功

普惠公司利用积木式程序块方法来开发生产碳氢燃料超燃冲压发动机所需的机械、结构和热技术以及分析程序。过去几年进行的试验重点集中在研制超燃冲压发动机进气道和燃烧室 ,并探索主动冷却的超燃冲压发动机所需的冷却技术和结构。4年前根据 3项不同计划开始了超燃冲压发动机的进气道试验。其中两项计划的试验是在ＮＡＳＡ格伦研究中心进行的 ,另一项计划的试验是在东哈特福德的联合技术研究中心进行的。1997年和 1998年 ,格伦研究中心在Ｍａ =4～ 8条件下对进气道进行了 383次试验 ,评估其性能和可操作性等特性。试验结束时 ,制订的四个性…     

从专利态势分析看超燃冲压发动机技术发展

通过高超声速飞行超燃冲压发动机技术的全球专利申请量、申请时间趋势、技术构成分类、主要申请人分布等专利态势分析,把握超燃冲压发动机技术的发展脉络及发展趋势;同时通过专利技术路线图分析和技术功效分析,对高超声速进气道技术及燃烧室技术等重点技术领域进行深入挖掘。     

亚燃或超燃冲压发动机推进的高性能导弹设计

叙述了远程高速飞行器弹体与推进系统一体化的设计方法。设计过程包括以下几个步骤：1）制定性能准则；2)改变发动机和弹体参数使性能最住化；3)找出适合这些理想参数的布局。给出亚燃／超燃冲压发动机性能的近似分析方法，并给出适当的弹体参数。举例说明如何把这种方法应用到超燃冲压发动机推进的高超声速(Ma＝6)导弹的初步设计中。     

以色列帮助印度研制超燃冲压发动机验证机

目前，以色列飞机工业公司（IAI）正同印度国防研究与开发组织合作，开展高超声速技术验证飞行器（HSTDV）的研究，其目标是在2008年进行飞行试验。[第一段]     

超燃冲压发动机进气道研究概述

对高超声速武器来说推进技术是关键,超燃冲压发动机是其最佳动力方案。作为超燃冲压发动机的进气装置,进气道技术是超燃冲压发动机最关键的核心技术。介绍了超燃冲压发动机进气道研究的内容、关键技术以及国内外研究现状,并对未来发展趋势进行了探讨。     

超燃冲压发动机尾喷管研究概述

以超燃冲压发动机为基础的高超声速组合推进技术是高超声速武器的首选动力方案,作为超燃冲压发动机的排气装置,尾喷管技术是超燃冲压发动机的核心技术之一.介绍了超燃冲压发动机尾喷管研究的内容、关键技术,综述了国外研究概况,并对未来发展趋势进行了探讨.     

碳氢燃料超燃冲压发动机燃烧室流场数值模拟综述

概述了碳氢燃料超燃冲压发动机燃烧室火焰稳定方式,对煤油、乙烯、甲烷燃料的超燃燃烧室流场数值模拟进行了综述,并根据流场数值模拟结果分析了相应的流动机理,描述了碳氢燃料敏感性研究。     

X-51A超燃冲压发动机及飞行验证计划

美国空军研究试验室(AFRL)/国防部预研局(DARPA)联合推出的X-51超燃冲压发动机演示器—乘波体(SED-WR)飞行器是美国空军研究试验室高超声速技术项目(HyTech)的飞行验证计划。对X-51A计划进行一个全面综述,主要叙述X-51A飞行器和推进系统的外形、完成计划情况以及还未展开的飞行试验计划等。     

美国空军开始超燃冲压发动机试验

普惠公司/波音公司研究小组与美国空军研究实验室签订了潜在价值为1.4亿美元的合同,将在2 0 0 7～2 0 0 8年开始对超燃冲压发动机演示器进行多次Ma =6～7的飞行试验.这项超燃冲压发动机飞行演示器计划将降低NASA/美空军X 4 3C实验型高超声速飞行器的风险,该飞行器也定于2 0 0 7～2 0 0 8年左右飞行.这种单发动机演示器(SED)将把普惠公司的碳氢燃料超燃冲压发动机引进到波音公司的骑波器型一次性使用的飞行器中.这种演示器将在110 0 0m高度从B 5 2轰炸机上投放,采用固体火箭助推器推进到Ma =4 .5 ,然后双模冲压/超燃冲压发动机将接力并…     

国外超燃冲压发动机风洞试验

介绍了短时推进试验与Hy-V项目联合的研究背景、项目目标及地面试验内容.论述了地面试验设施的试验介质气流污染和持续时间对超燃冲压发动机性能的影响,给出了相关试验的计划和进展情况.     

高超声速发动机

对于高超声速飞行器来说,推进技术是最关键的核心技术.通过分析各类动力系统的局限性可知,超燃冲压发动机是一种较理想的动力系统.在详细介绍了美国超燃冲压发动机的研制现状之后,给出了包括瑞典、以色列、印度等国的发展状况,最后指出,超燃冲压发动机的时代即将到来.     

HIFiRE-2超燃冲压发动机研究性飞行试验取得成功

2012年5月8日,美国、澳大利亚联合开展的HIFiRE-2超燃冲压发动机研究性飞行试验取得成功。试验中,飞行器从位于夏威夷的太平洋导弹靶场发射,装有碳氢燃料超燃冲压发动机的试验飞行器依靠助推火箭爬升到大约30 km的高度,在Ma=6~8的加速飞行条件下,大约工作了12 s。试验团队对结果表示满意,并称此次试验有助于推动高超声速技     

亚燃/超燃双模冲压发动机的原理及其应用探讨

介绍了亚燃/超燃双模冲压发动机的原理及其在空间运载器上的应用,重点讨论了高速吸气式推进系统在军事上的应用,尤其是在导弹、无人机上的潜在应用,并对亚燃/超燃双模冲压发动机的应用前景进行了预测。     

碳氢燃料超燃冲压发动机燃烧室研究

联合技术研究中心(UTRC)正在进行一项碳氢燃料超燃冲压发动机(Ma=5.6～7)技术的试验研究计划,以制订出超燃冲压发动机燃烧室设计标准。该项计划还提出了新型吸气式预燃室,对它进行了试验并且评估了其火焰稳定和火焰传播特性。试验证明,这种预燃室可以促进气态乙烯或预加热的液态JP-5(作为初级燃料喷入超音速主气流中)有效地燃烧,用这种预燃室的想法和用初级、次级燃料喷嘴分级供应燃料可使燃料在一个很宽的范围内进行有效的超音速燃烧。在气态乙烯燃料的分级喷射试验中,可以实现次级燃料高效率的燃烧,并证明在高的总当量比下,可以从完全超音速燃烧平稳地过渡到双模式(超音速/亚音速)工作状态。业已证明,这种预燃室即使在双横式工作状态的高燃烧压力下,也可以有效地将进气道与燃烧过程隔离。     

韩国开始研制弹用超燃冲压发动机

目前,世界范围内大多数超燃冲压发动机项目的开展主要用于组合循环推进系统的研制,旨在发展高超声速打击武器、侦察平台或空天飞行器。但是最近,据韩国航空航天研究院（KARI）的一个团队称,他们将基于已有技术,研发一种由地面发射、以超燃冲压发动机为主要动力、飞行马赫数约为4的超声速武器（见图1）。     

超燃冲压发动机可贮存碳氢燃料再生主动冷却换热过程分析

首先简介了高超声速飞行及超燃冲压发动机工作特点, 分析了超燃冲压发动机的热环境和影响因素, 指出再生主动冷却是经常采用的热防护方法. 进一步分析了可贮存碳氢燃料实现超燃冲压发动机再生主动冷却应能在高温下通过裂解或脱氢反应进行有效化学吸热, 应具备使用温度下低结焦、低析碳、高综合吸热冷却能力. 最后指出吸热碳氢燃料冷却换热过程是极为特殊的, 主要表现在, 换热过程面临大的热流密度变化、发动机壁面与燃料之间高的过热温度、燃料追求相对低流速、燃料大范围温度变化、气液两物态和存在裂解或脱氢等化学反应.