超燃冲压发动机燃烧室中模态转换的演证试验

直连式燃烧室试验装置用于研究以氢作燃料的超燃冲压发动机燃烧室的性能。通过使用氢燃料补氧燃烧加热器，该装置可进行模拟Ｍａ＝５－８飞行状态的试验。最近进行了模拟Ｍａ＝５．９－６．２加速过程的试验。试验时有计划地改变了燃料流量，同时，燃料与空气的当量比保持恒定，燃烧室由具有燃前激波的双燃料冲压发动机转变成没有燃前激波系的超燃冲压发动机。提供了试验结果并介绍了试验设备及控制系统。     

超燃冲压发动机燃烧室准一维建模与分析

为了研究超燃冲压发动机燃烧室内气流变化规律,通过影响系数法,建立了超燃冲压发动机的准一维模型,该模型考虑了燃料质量添加、壁面传热、截面变化、壁面摩擦等影响因素,同时给出了燃烧室3种模态转换的边界条件。以单模块超燃冲压发动机为研究对象,仿真分析了超燃无激波模态和超燃斜激波模态下燃油当量比、攻角等参数对燃烧室气流参数的影响,结果表明,气流马赫数随当量比的增大、攻角的增大而减小。所建立的模型可为超燃冲压发动机总体设计及性能分析提供一种快速分析的手段。     

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…     

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…     

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。     

固体燃料双燃烧室冲压发动机研究

双燃烧室冲压发动机是超燃冲压发动机研究的一个重要方向,有很高的应用价值.文中对一种固体燃料双燃烧室冲压发动机进行了性能计算和试验研究,分析了亚燃流道和超燃流道的部件特性和特征参数对发动机总体性能的影响.计算结果表明,在所研究的范围内,超燃流道主要影响发动机性能,亚燃流道主要作用是点火和稳定燃烧.开展了发动机地面试验,亚燃/超燃点火和燃烧组织稳定,验证了固体燃料双燃烧室发动机方案的可行性.     

法国进行超音速冲压发动机试验

法国进行超音速冲压发动机试验法国航空航天公司最近在法国中部布日尔试验中心完成了首次超燃冲压发动机试验。这也是欧洲第一次大型发动机燃烧室超高速燃烧试验。燃氢发动机以Ｍａ＝６即接近７５００ｋｍ／ｈ的高速工作了６ｓ。由于法国建立了欧洲最先进的新的超音速试验...     

固体燃料超燃冲压发动机燃烧室的数值仿真

基于一种固体燃料超燃冲压实验发动机的实验数据,使用数值模拟软件分别对超燃冲压发动机燃烧室的初始状态以及启动后的燃烧流动进行数值模拟。采用用户自定义函数方式给定PMMA燃料进口边界。数值模拟结果显示:燃烧室流场特性分布符合理论分析;燃烧室固体燃料壁面的燃料退移速率与实验数据有一定差异,但是整个燃面沿轴向的燃速分布规律与实验值近似;沿轴向的燃面附近的压力分布与实验结果较为吻合。研究结果表明:该数值计算模型较为合理,对固体燃料超燃冲压发动机的理论研究具有一定参考价值。     

超燃冲压发动机的第一个40年

对近40年超声速燃烧冲压发动机（简称超燃冲压动机）技术的出现与成熟进行了综合的论述。根据对美国，俄罗斯，德国，日本，澳大利亚及其它国家已完成的或者正在进行的研究工作进行了论述，简单地叙述了超燃冲压发动机燃烧室研制的问题，鉴别了两种新出现的超燃冲压发动机的应用，即通向空间入口用碳氨燃料高速发动机和高超声速空射导弹用碳氢燃料发动机。     

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。     

马夸特公司双模态 Ma=8 超燃冲压发动机研制述评

分别介绍了氢和碳氢燃料的双模态超燃冲压发动机的自由射流试验，在其预测性能和试验性能的基础上对其在广大飞行Ｍａ数范围内的可行性和工作性能进行了评估     

超燃冲压发动机喷管性能的研究

使用Ｍａ＝２．５的高温气流测量了超燃冲压发动机喷管的推力，高达３１００Ｋ的总温通过燃烧一甲基肼（ＭＭＨ）和四氧化二氮（ＮＴＯ）获得。监测喷管壁压，以估算出喷管的压力，使用相同的喷管进行一组低温氮（Ｎ２）流实验。一种非粘性二维码可模拟低温氮流时的喷管性能。化学动力学计算还预测出了误差在３．６％以内的ＭＭＨ／ＮＴＯ实验结果。对超燃冲压发动机喷管内的动力损失、二维损失和摩擦损失进行了鉴定，还讨论了Ｈ２燃料发动机喷管性能的尺度效应。     

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。     

燃氢高超音速冲压发动机在真实状态下的试验

燃氢高超音速冲压发动机在真实状态下的试验俄罗斯一直在非常积极地研究空天飞机和高超音速大型民航机。中央航空发动机研究院正对用于这些飞行器的新型不污染环境、经济性好的以液氢为燃料的高超音速冲压发动机进行原理性研究。要成功地研制出当飞行Ｍａ数高达１２～１４...     

超声速燃烧室燃烧压力影响因素试验研究

采用试验研究的方法．在模拟飞行高度25km、来流马赫数6的情况下．在直连式试验台上对超燃冲压发动机燃烧室压力影响因素进行了初步研究。结果表明．燃料喷射位置的变化,改变了燃烧室内的放热区域,从而影响了燃烧室内的压力分布;在一定燃料当量比范围内．当量比越大燃烧室压力越高,但是当量比与燃料喷注压降耦合影响压力分布;在燃烧室后段设置深凹腔有利于提高燃烧室压力。     

简讯

日本超燃冲压发动机飞行试验失败2006年3月30日,日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)委托澳大利亚昆士兰大学在澳大利亚南部伍麦拉火箭发射中心进行了第2次超燃冲压发动机飞行试验。此次飞行试验目的是收集超燃冲压发动机性能数据,以验证装有经改进的纵涡导入型燃料喷嘴的发动机燃烧室的性能,并了解它在实际飞行环境下内部的压力分布、温度变化。长为0.9 m、质量为100 kg的超燃冲压发动机燃烧室装载在一枚HyShot探空火箭顶部,随火箭上升到约290 km的高空,比原定高度低30 km。在火箭下落过程中,其速度接近8倍音速,在这种环境下对燃烧室进行了…     

超然冲压发动机燃料喷射和混合技术

回顾了超燃冲压发动机燃烧室先进的燃料喷射和混合技术。燃料喷射方法包括燃烧室的单孔直流式喷射、与气流方向平行的缝隙式喷射以及支杆和斜坡后燃料喷射。提出了三种新的混合技术，第一种是弯曲的燃烧室产生的浮力将使燃料布满整个燃烧室；第二种是燃料脉动式喷射；第三种是支析后喷射以使燃料深深地穿透气流中去。这些新的混合技术将会提高超燃冲压发动机的性能。     

高超声速技术(HyTech)计划

美国国家航空航天飞机计划取消后,为了雏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.     

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。     

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。