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。     

C/SiC复合材料主动冷却超燃冲压发动机燃烧室研究

超燃冲压发动机燃烧室（简称超燃室）使用燃料冷却复合材料部件,可减轻系统质量,降低结构复杂性,是开发工作到Ma=8的超燃冲压发动机关键技术之一。描述了AC3P计划、PTAH-SOCAR计划在开发主动冷却C／SiC复合材料结构超燃室方面所做的试验研究及有助于进行主动冷却分析的正-12烷热分解模型验证情况。     

超然冲压发动机模型吹风试验研究

为加深对一体化二元超音速燃烧冲压发动机的了解，美国ＮＡＳＡ／火箭发动机公司兰利研究中心共同进行一项研究。该发动机为弹用、运行速度范围为Ｍａ３～８、使用吸热碳氢燃料。一个完全气态乙烯作燃料的、缩尺寸超燃冲压发动机模型将在兰利研究中心燃烧加热的超音速燃烧试验设备上进行自由射流试验。然而，在发动机自由射流试验之前，进行了进气道／燃烧室的流路模型试验，以研究固定几何尺寸的进气道——一燃烧室结构。试验结果指出，低收缩比的固定几何尺寸的进气道容易自行起动，同时呈现平滑的、渐变的进气道不起动。少数模型仅压引起中心体表面的流动分离，直至进气道隔离段。确定了燃烧室——进气道相互干扰和进气道不起动的边界。     

Ma=8飞行条件下的改进型水冷超燃冲压发动机试验

利用冲压发动机试验设备对改进前的超燃冲压发动机(E1)和改进后的超燃冲压发动机(E2)的推力性能进行了比较.考察了改进后的超燃冲压发动机结构性能.用改进型超燃冲压发动机模型在Ma=8飞行条件下进行了燃烧试验.介绍了试验设备与试验结果.     

美国近期的超燃冲压发动机飞行试验

介绍了X-43A超燃冲压发动机的特点、关键技术,以及美国最近进行的以超燃冲压发动机为动力的高超声速飞行器飞行试验的详细过程和其将要进行的超燃冲压发动机技术研究和试验,分析了美国发展该项技术的目的。     

Mα=8飞行条件下的改进型水冷超燃冲压发动机试验

利用冲压发动机试验设备对改进前的超燃冲压发动机(E1)和改进后的超燃冲压发动机(E2)的推力性能进行了比较。考察了改进后的超燃冲压发动机结构性能。用改进型超燃冲压发动机模型在Mα=8飞行条件下进行了燃烧试验。介绍了试验设备与试验结果。     

超燃冲压发动机飞行试验

近几十年,各国均投入了大量的人力物力进行超燃冲压发动机及相应飞行器的研究.根据各国已经成功进行的超燃冲压发动机项目,介绍了超燃冲压推进系统飞行试验的总体规划和试验方法,可以为将来的超燃冲压发动机飞行试验提供参考.     

再生冷却技术在超燃冲压发动机中的应用与发展

高超声速飞行时,超燃冲压发动机面临非常恶劣的热环境,在现有的航空航天材料下,整个发动机都需要在有主动冷却的情况下才能正常工作.因此,对超燃冲压发动机的主动冷却研究是超燃冲压发动机技术中要解决的一项重要技术.介绍了常用的冷却技术,分析了再生冷却技术在超燃冲压发动机中应用的优越性,描述了再生冷却技术的研究进展.     

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。     

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（ARRM）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。     

超燃冲压发动机用复合材料技术的研究状况

通过联合技术研究中心(UTRC)和法国国营飞机发动机研制公司(SNECMA)实施的复合材料超燃冲压发动机的联合研究(JCS)计划,研究了C／C和C／SiC复合材料制造超燃冲压发动机的燃烧室的可能性,与金属制造的超燃冲压发动机比较．证明能减轻质量并提高安全系数。选用SNECMA公司生产的复合材料应用在吸气发动机燃烧室内点火／稳定的预燃室的典型非冷却壁板。这些结构件由联合小组设计,SNECMA公司生产,并于2001年6月,在联合技术研究中心(UTRC)超燃冲压发动机试验装置上,在马赫数7的飞行条件下成功地进行了试验。同时,美国空军与法国武器装备部,在联合超燃冲压发动机框架内共同进行了AC3P研究,并提供经费开发C／SiC主动冷却技术。它将作为未来的结构材料可能取代目前碳氢燃料超燃冲压发动机金属材料．在进行材料和结构研究的同时,生产了几种壁板对其进行了试验。2003年4月在空军研究实验室(AFRL)对SNECMA公司制造的密封复合材料热交换器进行了最终试验。介绍了SNECMA公司有关JCS应用技术的研究状况并预测未来的研究。     

国外简讯

国外简讯超燃冲压发动机主动冷却防热系统推动末来高超音速飞机的超燃冲压发动机要经受极端的热环境，进气道是受热最严重的部位之一，此处的气动加热包括激３皮／压缩面相互于抗现象，这导致进气道表面热通量极大。为了研究这些热环境问题，日本角田研究中心和石川岛播磨...     

俄罗斯超燃冲压发动机的研究概况

前言近年来，以美国的Ｈｙｐｅｒ－Ｘ计划为代表的超燃冲压发动机的研究进度不断加快。超燃冲压发动机是一种在超音速气流中燃烧的冲压发动机，超燃是相对一般冲压发动机在亚音速气流中燃烧而言。高超音速飞行时，冲压发动机进气道中的气流被压缩到亚音速，压力损失很大，...     

高速声速技术（HyTech）计划

美国国家航空航天飞机计划取消后，为了维持高超声速技术的核心能力，于1995年开始高超声速技术(HyTech)计划。HyTech重点放在扩大液体碳氢燃料超燃冲压发动机推进系统的技术基础上，而且在许多方面弥补类似的氢燃料高超声速计划，如：Hyper—X的不足。提出了与超燃冲压发动机有关的技术难题，包括进气道／隔热段工作、燃烧室的工作和稳定性、喷管工作、材料改进、燃料系统研制以及一体化与适应性方面的工作。该计划论证了对超燃冲压发动机成功工作的关键技术，讨论了这些方面的研究现状和即将进行的工作。     

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…     

美国普惠公司吸气式高超声速推进技术发展综述

美国普拉特．惠特尼公司（P＆W）正在开发吸气式高超声速部件和发动机技术。在将氢燃料推进系统用于空间进入飞行器的国家航空航天飞机（NASP）计划中，开发了超燃冲压喷气发动机数据库。2004年进行的由普惠公司设计、由NASP派生的Hyper-X氢燃料超燃冲压喷气发动机两次成功的飞行试验，为验证所使用的编码技术提供了飞行试验数据。第一次试验的马赫数接近7，第二次试验的马赫数接近10。美空军研究实验室（AFRL）高超声速技术（HyTech）办公室已决定继续改进NASP，不断开发新技术，以验证液碳氢燃料超燃冲压喷气发动机系统在马赫数4～8下的适用性、性能和耐用性。在AFRL和美国防高级研究计划局（DARPA）的资助下，计划在超燃冲压喷气发动机演示样机-骑波器（SED-WR）项目下，在2008—2010年进行飞行质量、燃料冷却方式的碳氢超燃冲压喷气发动机飞行试验。将超燃冲压喷气发动机用于组合循环推进系统的技术也正在研究中。超燃冲压喷气发动机和固体火箭助推器的组合适用于高超声速巡航弹。使用气体涡轮机进行低速加速和使用火箭发动机助推的超燃冲压式喷气发动机正在研究中，以用于高超声速巡航飞行器和可重复使用的发射系统。     

弹用超燃冲压发动机关键技术及其实现途径

介绍了国外超燃冲压发动机进气道、燃烧室、尾喷管、超燃机理及喷咀技术等主要部件技术的理论研究与系统设计，并对其关键技术的突破及实现途径进行了讨论。     

美国高超声速研制的最新进展

高超声速技术是研究以吸气式发动机或组合发动机为动力、在大气层内实现飞行速度Ｍａ >5的远程飞行的飞行器技术。高超声速技术作为航空航天技术的结合点 ,涉及到许多学科 ,是多项前沿技术的综合。美国先后制定了许多高超声速技术发展计划 ,一直在致力于高超声速技术的研究与开发。1　美国准备试验飞行质量的超燃冲压发动机满足未来作战系统需求的飞行质量碳氢燃料超燃冲压发动机定于 2 0 0 2年 7月初进行一些试验。这项研究旨在对碳氢燃料超燃冲压发动机的热学、机械、结构以及耐久性进行评估 ,是研制供导弹、飞机以及宇宙飞船使用的高超声…     

印度高超声速技术验证器HSTDV

介绍了印度超燃冲压发动机开发和高超声速技术验证器项目。对印度高超声速技术验证器的结构组成进行论述,其中包括验证器的结构与组成、燃烧室、进气道设计及进行试验时所需的设备。     

法国超燃冲压发动机主动冷却耐高温结构部件研究进展

概述了超燃冲压发动机主动冷却热防护设计的难点和国外主要主动冷却复合材料结构部件计划;介绍了法国超燃冲压发动机主动冷却结构部件已有的技术积累和支撑设备;对PTAH-SOCAR项目的进展进行了详细介绍,阐述了PTAH-SOCAR项目在冷却结构板制备、小型复合材料冷却板、大型复合材料冷却板、圆柱形高压冷却部件以及在液体火箭发...