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1、第19卷第2期燃气涡轮试验与研究Vol.19,No.22006年5月GasTurbineExperimentandResearchMay,200657涡轮-冲压组合发动机技术发展浅析李刚团121,李继保,周人治(1.中国燃气涡轮研究院,四川成都610500;2.沈阳发动机设计研究所,辽宁沈阳110015)摘要:为了确定发展高超声速涡轮-冲压组合发动机的基本思路和分解关键技术,通过对涡轮-冲压组合发动机的基本概念和原理分析,以及国内外发展情况和应用前景等分析,提出了我国发展涡轮-冲压组合发动机的基本思路和需要解决的关键技术。关
2、键词:涡轮发动机;冲压发动机;组合发动机;高超声速中图分类号:V236文献标识码:A文章编号:1672-2620(2006)02-0057-06DevelopmentStudyonTurbineBasedCombinedCycleEngineTechnology121LIGang-tuan,LIJi-bao,ZHOURen-zhi(1.ChinaGasTurbineEstablishment,Chengdu610500,China;2.ShengyanAreo-engineResearchInstitute,Shenyang
3、110015,China)Abstract:Thispaperdescribestheconceptsandprinciplesofturbinebasedcombinedcycleenginesforhypersonicpropulsionsystem.BasedonanalysisofoverseadevelopmentincombinedcyclepropulsionandTBCCenginesstudyinChina,thispaperprovidestheprincipalschemesondevelopingTB
4、CCenginesinChina.Keywords:turbojet;ramjet;combinationengine;hypersonic1基本概念及基本原理度约为M6.5。涡轮-冲压组合发动机是将涡轮发动机和冲压发动机组合起来使用的吸气式发动机。根据涡轮发动机和冲压发动机的组合方式,可以分为分体式和(a)整体式组合发动机,其中整体式组合发动机又根据涡轮和冲压两类发动机主要部件的关系和流程分为串联布局(见图1)和并联布局(见图2)。在涡轮-冲压(b)组合发动机中,冲压发动机按其工作模态分为亚燃、超燃和双燃冲压发动机。亚燃冲
5、压发动机采用超声速进气道,燃烧室入口为亚声速气流,推进速度可达6倍声速;超燃冲压发动机在M4～4.5开始投入运(c)行,飞行速度高达M16,理论上可以达到M25左右;图1串联式组合发动机Fig.1Co-axialtypecombinationengine而在双燃冲压发动机中,实现了亚燃和超燃两种工作模态有机结合,其运行限速约为M3,最大飞行速收稿日期:2006-01-19;修回日期:2006-03-14作者简介:李刚团(1977-),男,陕西咸阳人,工程师,硕士,主要从事航空发动机总体性能设计。58燃气涡轮试验与研究第19卷
6、动力关键技术研究,并进一步应用到高速飞行器或高速巡航导弹上。(a)在涡轮-冲压组合发动机研究方面,虽然美国的NASP计划和德国的Sanger计划相继停止,但各个国家并没有中断继续深入开展涡轮-冲压组合发动机方面的研究。从目前的研究进展看,日本、美国(b)和俄罗斯在涡轮-冲压组合发动机方面的研究最具代表性,在某些关键技术领域已取得实质性进展,并准备在2006年以后进行地面试验验证,2009年开(c)始飞行试验,2025～2030年可实际应用。图2并联式组合发动机Fig.2Over-undertypecombinationeng
7、ine2.2美国的发展情况美国NASA格林研究中心在ASTP计划的推进本文重点介绍串联布局的整体式涡轮-亚燃冲系统研究中提出以涡轮-冲压组合发动机作为M4压组合发动机,其示意图见图3。在起飞和加速期以下的飞行器动力。目前,NASA的涡轮-冲压组合间,组合发动机以涡轮模态工作,冲压环形通道的阀发动机主要在革新涡轮加速器(简称RTA)计划下门将冲压通道堵塞,以防止涡轮发动机的排气经冲发展。压通道回流到涡轮发动机进口。当飞行器加速达到RTA计划的近期目标是基于RTA的涡轮-冲冲压发动机工作状态时,涡轮发动机减速至慢车状压组合发动机
8、可用于高超声速巡航导弹和第一代高态或停止工作,冲压环形通道打开,由进气道来的空超声速攻击战斗机,中期目标是用于全球快速到达/气经环形通道进入冲压燃烧室,组合发动机以冲压攻击机,远期目标是成为进入太空飞行器的动力。模态工作。涡轮发动机可以根据飞行时速度的不同RTA计划的最终目标是以目前涡轮发
