串联式涡轮冲压发动机加力∕冲压燃烧室设计及流场计算

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1、第40卷第1期2014年2月航空发动机AeroengineV01．40No．1Feb．2014串联式涡轮冲压发动机加力／冲压燃烧室设计及流场计算李锋1，尚守堂一，2，郭瑞卿t，唐正府k2，吕付国-，陈骏博1(1．北京航空航天大学能源与动力工程学院，北京100191；2。中航工业沈阳发动机设计研究所，沈阳110015)摘要：以串联武TBCC加力／冲压燃烧室为研究对象，提出包含一体化整流支板、加力内锥及长短交错的径向火焰稳定器组成的TBCC加力／冲压燃烧室方案。针对TBCC发动机加力／冲压燃烧室进行了数值模拟，获得该燃烧室在不同模态下的流场特性。计

2、算结果显示，在涡轮工作状态和涡轮／冲压共同工作状态下，TBCC发动机加力／冲压燃烧室的总压恢复系数均在95％左右；在冲压工作状态下，其总压恢复系数在86％左右。可以满足在不同模态下加力／冲压燃烧室对总压恢复系数的要求。关键词：加力／冲压燃烧室；涡轮冲压发动机；组合动力装置；流场；总压恢复系数；数值模拟中图分类号：V231．1文献标识码：Adoi：1O．13477／j．cnki．aeroengine．2014．01．004DesignandFlowFieldSimulationofTandemTBCCAfter—ramjet—burnerLIFe

3、n91，SHANGShou—tan91一，GUOKui—clin91，TANGZheng—ful～，LYuFu—gu01，CHENJun—b01(1．SchoolofJetPropulsion，BeihangUniversity，Beijing100191，China；2．AVICShenyangEngineDesignandResearchInstitute，Shenyang110015China)Abstract：TakingthetandemTBCC(TurbineBasedCombinedCycleEngine)after-ramjet

4、-burnerasresearchobject，theplanofTBCCafter-ramjet—burnercontainedtheintegrationrectifierplate，theconeandtheflameholderwasproposed．TheflowcharacteristicsoftheTBCCafter-ramjet-burnerwereobtainedinthedifferentmodelbynumericalsimulation．Thesimulationresultsshowthatthetotalpressu

5、rerecoverycoefficientismorethan95％whentheafterburnerworkortheafterburnerandramjet-burnerworktogether,thetotalpressurerecoverycoefficientismorethan86％whentheramjet-burnerworkalone．ItcanmeettherequirementofthetotalpressurerecoverycoefficientfortheTBCCafter-ramjet-burner．Keywor

6、ds：after—ramjet-burner；TBCC；combinationengine；flowfield；totalpressurerecoverycoefficient；numericalsimulationO引言目前，还没有1种航空发动机能单独完成从亚声速、跨声速、扩展到高超声速宽马赫数飞行的推进任务。涡轮发动机无法满足飞行器高空高速飞行时的动力需求，而飞行器在较低的速度时冲压发动机无法工作。因此，为使飞行器完成从亚声速到高超声速宽飞行包线飞行的任务，通常采用涡轮冲压(TBCC)或火箭冲压(RBCC)组合动力装置。TBCC发动机与火箭

7、／冲压发动机比较，由于涡轮发动机在低马赫数下比冲高、航程长的特点，在满足飞行器远程、高速方面具有明显优势㈣。串联式布局的TBCC发动机结构紧凑、附加阻力小，是目前国内外的发展重点，但由于采用加力／冲压燃烧室共用模式，在模态转换过程中，当马赫数低于一定值时，涡轮出15的总、静压明显高于压气机进口的，可能出现气流从冲压管道回流现象，造成压气机工作不稳定和加力／冲压燃烧室燃烧不稳定等诸多问题。因此，保证涡轮模态与冲压模态转换过程的收稿日期：2013—06—09基金项目：航天创新重点基金(CASC03)、航天支撑基金(13131001)资助作者简介：李

8、锋(1966)，男，教授，博导，研究方向为燃烧、流动控制及隐身的研究模拟等；E—maihlifen91966@buaa．edu．cn。弓l用格式：李锋