超燃冲压发动机进气道研究概述

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1、推进技术何至林高峰金楠楠摘要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。关键词高超声速超燃冲压发动机进气道组合推进氢引言为继续保持军事技术优势，美国又开始把目光Ma转向开拓高超声速武器领域，重点研究用于军事目图1发动机比冲随马赫数变化规律的的空天飞机、轰炸机和战术导弹等高超声速武器，其它发达国家也以高超声速武器技术为主攻方向。高超声速武器是指有良好气动外形、采用高性鲁能动力推进系统的

2、飞行马赫数达到5～16之间的飞●机(含战斗机、轰炸机等)、导弹(包括战术地地导理弹、巡航导弹、防空导弹等)及空天飞机。高超声速恒武器最本质的特点是飞行速度高，后者带来了突防剧能力强与杀伤威力大两个显著特点。西方军事专家=旺L分析认为，高超声速武器的出现是隐身兵器问世以来在军事技术领域最重要的进展。实现高超声速飞行的关键是发动机，所以高超Ma声速武器最大的关键技术是高性能动力推进系统。从图1、2中对比发现，当马赫数大于5～6时超燃图2发动机单位迎风面积推力随马赫数的变化规律冲压发动机具有其它发动机无法比拟的优越性能，高超声速下虽然火箭能够实现推进，但因为火箭缺而超燃冲压发

3、动机工作的前提便是设计合理、性能乏巡航能力而限制了其应用范围。因此，超燃冲压优良的高超声速进气道，所以不难看出，高超声速发动机是高超声速武器动力装置的最佳备选方案。进气道的研究是实现大气层内高超声速飞行亟需解本文2009—12．24收到，作者分别系空军工程大学导弹学院硕士生、副教授、硕士生·82·飞航导弹2010年第4期推进技术壁面摩擦、附面层与激波的相互影响等也相当敏感，而且它们之间相互耦合、相互矛盾，这些都导致了高超声速进气道技术研究的复杂性。作为高超声速飞行器的一个重要组件，高超声速进气道的研究一直是高超声速飞行器研制过程中的重点。随着超燃冲压发动机研究的不断深入

4、，发动机的性能瓶颈——高超声速进气道逐渐凸现出来。2超燃冲压发动机进气道的研究内容超燃冲压发动机进气道的三个子部件互为一体又彼此独立，对进气道开展的研究主要是针对三个图3高超声速进气道构型图子部件的细致研究，也可以是针对整个进气道系统的一体化研究。进气道的研究可以分解为两部分的决的关键问题。内容：一是进气道的设计，二是对进气道性能的评价。在绝大多数的进气道研制中，需要不断重复这1超燃冲压发动机进气道概念两项内容，即初步设计一性能评估一改进设计-性能评作为高超声速武器的主要动力装置，超燃冲压估⋯⋯直到所设计的进气道达到设计指标。因此，发动机的技术水平在很大程度上决定了高超

5、声速武进气道的设计与性能评估这两项内容往往交错于进器的研制进度，因此，各国均在超燃冲压发动机的气道的研制过程。研制中投入了大量的人力和物力。超燃冲压发动机进气道设计可以分为初步设计和改进设计，性包括进气道、隔离段、燃烧室和尾喷管四个部件。能评价包括单一性能评价和整体性能评价。作为发动机的进气装置，进气道的功能是捕获足够的空气并进行高效率的压缩，向燃烧室提供一定压3关键技术力、温度、速度、湍流度和流量的空气，以便发动美国高超声速进气道研究的权威专家VanWie机产生足够的推力使飞行器能够高超声速飞行。高深入分析了开展超燃冲压发动机进气道设计需要解超声速进气道又可以划分为前

6、体压缩面(forebody)决的关键问题，主要包括以下几个方面：或进气道外压缩段、进气道内压缩段和隔离段(iso—1)进气道启动限制。当进气道收缩比过大或进lator)三个子部件，如图3所示。前体压缩面通过一气道反压过高时，进气道会陷入不启动状态。在这定优化配置的斜激波系对来流进行预压缩，为进气种状态下进气流量急剧减小，将直接导致发动机推道提供流场品质足够好、流量达到要求的预压缩气力下降，甚至熄火。因此，进气道设计的最低要求流；进气道内压缩段同样也通过一道或几道斜激波是能够正常启动，确保足够的进气流量。进气道的对气流进一步压缩，使气流的马赫数、压力满足设启动性能是评价进

7、气道设计的关键参数，在进气道计指标，同时使气流方向转向与发动机轴线平行；评价中占据着十分重要的地位，但由于影响因素众隔离段的功能有二，一是隔离燃烧室的压力脉动对多，难以找出能够广泛适用于各种进气道的规律，进气道的影响，二是可以使冲压发动机实现双模态因此这是进气道设计的重点和难点。工作。2)高温效应。由于压缩效应和粘性的影响，当高超声速进气道的工作性能主要包括压缩性马赫数较高时来流总温较高，进气道气流将出现振能、压力恢复性能和启动性能，这些性能直接关系动能激发、离解、电离等现象。进气道边界层内的到发动机能否正常工作、产生要求的推力。而这些振