超燃冲压发动机技术

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1、超燃冲压发动机技术超燃冲压发动机技术高超声速飞行器是指以吸气式及其组合式发动机为动力,在大气层内或跨大气层以Ma5以上的速度远程巡航飞行的飞行器.高超声速飞行器主要在临近空间,以Ma6»Ma15的高速度巡航飞行,其巡航飞行速度、高度数倍于现有的飞机;同时由于采用吸气式发动机,其燃料比冲远高于传统火箭发动机,而且能实现水平起降与可重复使用,因此空间运输成本将大大降低.高超声速飞行器技术的发展将导致高超声速巡航导弹、高超声速飞机和空天飞机等新型飞行器的出现,成为人类继发明飞机、突破音障、进入太空之后又一个划时代的里程碑

2、.超燃冲压发动机的应用背景1.高超声速巡航导弹具有快速反应能力、相当高的突防概率、具有很强的穿透力。凭借其高速度,在很短时间(不超过10min)内就能够打击近千千米以外的目标。美国发展巡航导弹的重要目标就是增强快速反应与打击能力,尤其是打击机动目标,如导弹发射架、航空母舰等高价值机动目标。高超声速巡航导弹能有效地遏制地基、机载、舰载预警及武器系统整体功能的发挥。在满足命中精度要求的条件下,高超声速巡航导弹的巨大动能能有效地提高对加固目标(包括深埋地下目标)等目标的毁伤概率高超声速飞机高超声速飞机在实时侦察、远程快速

3、部署和精确打击方面具有明显的军事价值。高超声速飞机实施实时侦察有独特的优越性。目前,各国主要依靠卫星和常规侦察机执行侦察任务,这两种侦察手段均有局限性,特别是在对一些重大突发事件的实时侦察方面存在明显不足。高超声速飞机具有突防能力强,被拦截概率小,能深入敌纵深进行侦察的特点。高超声速战斗机配挂防区外攻击武器,以高空、高速进入或退出目标区,或战斗机配挂高超声速防区外攻击武器,利用武器的高超声速实施突防、攻击,都必将大大提高航空武器系统的突防概率、作战生存力和作战效能。当然,高超声速战斗机配挂高超声速巡航导弹则更是如虎

4、添翼超燃冲压发动机技术进一步发展还可能用在洲际飞机上,这种洲际飞机飞行速度约为Ma=5～6,航程达数万公里,各大洲之间约2h即可到达,有很大的潜在市场。空天飞机能够象普通飞机一样起飞,以高超声速在大气层中飞行,在30km～100km高空的飞行速度可达12～25倍声速;能够直接加速进入地球轨道;能安全返回并再入大气层,象普通飞机一样在大气层中滑翔并降落;能够重复使用。空天飞机(包括跨大气层飞机)将作为反卫星武器平台、监视和侦察平台、天基系统的支援平台,在未来的空间控制和空间战中将发挥重要作用:迅速回收或更换与国家安全

5、密切相关的失效或失误的航天器(如卫星等);检查来历不明和可疑的轨道飞行目标;捕捉或摧毁不友好的航天器;当航天器观察到地面或空间出现严重事件时,可用空天飞机迅速查明情况,救援处于困境或生病的宇航员或使他们摆脱困境。超燃冲压发动机技术涉及到大量基础和应用科学问题,是高难度的高新技术。从高超声速技术发展来看高超声速技术飞行距离实际应用还有些距离。但是,由于高超声速巡航导弹和空天飞机等需求的牵引,越来越多的国家和地区仍在持续进行超燃冲压发动机技术研究。21世纪,超燃冲压发动机技术必将得到较快发展和实际应用,必将对军事、航天

6、、国民经济等产生深远影响革命性的动力系统首先,由于巡航飞行马赫数远远高于传统战斗机,现有的吸气式发动机已不再适用.当马赫数高于3时由于进气道激波产生的压缩已经很强,不再需要压气机,而应当采用冲压发动机;而当马赫数达到6左右时,气流的总温已达1500K以上,传统的亚声速燃烧冲压发动机效率大大降低;而如果保持进入发动机的气流为超声速,在超声速气流中组织燃烧,发动机仍能有效地工作,这就是超声速燃烧冲压发动机(scramjet-supersoniccombustionramjet,SSCR).超燃冲压发动机在Ma6以上的性

7、能远高于亚燃冲压发动机,它能工作到Ma12»Ma15左右1.它可以利用大气中的氧气做为氧化剂，所以冲压发动机在高超声速飞行时，经济性能显著优于涡喷发动机和火箭发动机；发动机内部没有转动部件，结构简单，质量小，成本低，推重比高。2.冲压发动机也有某些缺点：不能自身起动，需要助推器加速到一定速度才可工作，但这个缺点并不突出；对飞行状态的改变较敏感，当在宽马赫数范围内飞行时，要对进气道进行调节，这样使得进气道结构复杂。超燃冲压发动机冲压发动机是吸气式发动机的一种,它利用大气中的氧气作为全部或部分的氧化剂,与自身携带的燃料

8、进行反应.与压气机增压的航空发动机不同,它利用结构部件产生激波来对高速气流进行压缩,实现气流减速与增压,整体结构相对简单.其工作原理是首先通过进气道将高速气流减速增压,在燃烧室内空气与燃料发生化学反应,通过燃烧将化学能转变为气体的内能.最终气体经过喷管膨胀加速,排入大气中,此时喷管出口的气体速度要高于进气道入口的速度,因此就产生了向前的推力过程H--2为绝热