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1、第34卷第3期火箭推进Vol.34,№.32008年6月JOURNALOFROCKETPROPULSIONJun.2008RBCC和TBCC组合发动机在RLV上的应用12陈宏,何国强(1中国航天科技集团公司第四研究院第四十一所,陕西西安710025;2西北工业大学航天学院,陕西西安710072)摘要:论述了吸气式组合发动机在新一代可重复使用运载器上的使用现状,分析了各种组合方案的优势和特点,着重介绍了RBCC、TBCC的应用对飞行器总体性能的影响,并提出了两种较优的飞行器组合结构方案。关键词:两相反应;燃烧室;有限速率;EDC;PDF;燃烧模型中图分类号:V438文献标识码:A文章
2、编号:(2008)03-0039-05ApplicationofRBCCandTBCCenginestoRLVs12ChenHong,HeGuoqiang(1The41stInstituteoftheFourthAcademyofCASC,NationalKeyLabofCombustion,FlowandThermo-Structure,Xi'an710025,China;2CollegeofAstronautics,NorthwesternPolytechnicalUniversity,Xi'an710072,China)Abstract:Theapplicationofcom
3、binedairbreathingenginesusedforthenextgenerationreusablelaunchvehicle(RLV)waspresented.Two-Stage-To-OrbitRLVconfigurationsusingcom-binedpropulsionsystemsforbothstagesweredescribed,andacomparisonwasmadebetweenRBCCandTBCCtoanalyzetheireffectsonthegeneralperformancesofRLV.TworecommendedRLVcon-fig
4、urationswereshownconsequently.Keywords:two-phasereactingflow;combustionchamber;finiterate;EDC;PDF;combustionmodel收稿日期:2008-02-22;修回日期:2008-05-13。作者简介:陈宏(1974—),女,硕士,研究领域为固体火箭发动机装药设计。40火箭推进2008年6月RLV偏向于采用单级入轨(SSTO)结构,液氢/液1引言氧推进剂,有效载荷与起飞总重之比大于2%,发[2]动机平均有效比冲达到8,702～8,810N·s/kg。GTX伴随着世界各国对空间开发利用的
5、逐渐加深飞行器即是美国为实现11,340kg(25,000lbs)有和扩大,现有的航天运输系统在技术性能上的不效载荷运输而设计的SSTO概念机,一个抛物线足,使其很难适应天地往返运输应用扩大的需形轴对称前体,三个独立的RBCC发动机舱以[3]要。不可重复使用的局限,使运载器单位有效载120°间隔装在前体周围。飞行器起飞总重达荷运载成本随发射次数增加而直线上升,严重制567,000kg,空载时净重81,149kg,入轨后质量约约了其应用。因此发展技术性能更先进、能重复为总重的22.4%。飞行器采用垂直起飞、水平着使用的天地往返运输系统势在必行。美国、俄罗陆的飞行轨迹。斯、法国、日本等
6、国家先后提出的新一代空间运单级系统的起飞总重对固体结构重量的变化输计划中,研究投入最多的就是高超声速组合发很敏感,GTX的总重与结构重量的比例高达[1]动机。组合循环动力装置的应用对于实现机体/10:1,90%的起飞重量由推进剂占有,这样的薄[4]发动机结构一体化、减轻结构重量和系统复杂度壳体结构在制造技术上有相当大的难度。与单具有重要意义。NASA每年花费近1.3亿美元进级入轨相比,双级入轨结构可以较多的利用已行高超声速研究工作,并在以火箭为基础的组合经成熟的技术,技术风险低,系统易实现。通循环(RBCC)发动机系统和以涡轮为基础的组过对火箭(Rkt)、涡轮发动机(Turb)、R
7、BCC、合循环(TBCC)发动机系统之间展开了研制竞TBCC发动机进行分析,新一代RLV可以采用赛,以待选择最佳的动力装置。更为可行的双级入轨(TSTO)结构,大致分为[5]本文主要论述了吸气式组合发动机在新一代7类,见图1。可重复使用运载器(RLV)上的使用现状,提出了以火箭、RBCC、TBCC为动力的RLV的结构组合。2当前研究工作进展2.1吸气式发动机在RLV上的应用美国因为近年来在全球航天运载领域的市场占有率急剧下降,为了开发高效益、安全、可靠的新型运载器,争
