超声速进气道及冲压发动机动态特陛分析

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1、第38卷第3期火箭推进Vo1．38，No．32012年6月JOURNALOFROCKETPROPULSIONJun．2012超声速进气道及冲压发动机动态特分析刘华，雍雪君，梁俊龙，吴宝元(西安航天动力研究所，陕西西安710100)摘要：基于小偏差线性化思想，利用超声速进气道动力学模型计算得到，进气道激波位置和波后压力的响应幅值随频率增大整体趋于减小，但在各阶纵向谐振频率上存在谐振峰。并进一步考虑了燃烧室加质燃烧，分析了冲压发动机气路动态特性，推导出适用于冲压发动机的集中燃烧模型，研究表明在燃油喷注流量的扰动下，冲压发动机幅频响应谐振峰显著。关键词：超

2、声速进气道；冲压发动机；动态特性；燃烧模型；燃油扰动中图分类号：V439—34文献标识码：A文章编号：1672—9374f2012)03—0017—06AnalysisofsupersonicairinletandramietdynamiccharacteristicsLIUHua，YONGXue-jun，LIANGJun—long，WUBao-yuan(Xi’anAerospacePropulsionInstitute，Xi’an710100，China)Abslaact：Aresult，inwhichtheairinletshockwavepos

3、itionandthewavedownstreampressureamplitudedecreasedwiththefrequencyincrease，buttherewasaharmonicpeakonthelongitudinalharmonicfrequency，wasobtainedbycalculationofsupersonicairinletdynamicsmodelbasedonalinearizationmethod．Thefueladditioninthecombustionchamberwasfartherconsidered．

4、Thedy-namiccharacteristicsoframjetairpathwereanalyzed．Acombustionmodelapplyingtotheramjetwasdeducedoutfortheramjetdynamicsanalysis．Theresearchindicatesthattheharmonicpeakoframjetamplitude-f~equencyresponseisobviousundertheperturbationoffueljetflow．F~jwords：supersonicairinlet；ra

5、mjet；dynamicalcharacteristic；combustionmodel；fuelflowperturbation气道的工作状态又由结尾激波位置来反映。在设0引言计进气道及冲压发动机时，通常会对发动机稳定工作状态下的进气道激波位置、进气道及发动机液体亚燃冲压发动机的工作性能在很大程度性能进行研究。然而，在实际飞行过程中，不可上受超声速进气道工作状态的影响，而超声速进避免地存在着各种扰动，如来流马赫数、攻角及收稿日期：2011-11-13：修回日期：2012—01—04基金项目：国家“863”项目(2007AA705302)作者简介：刘

6、华(1982一)，女，工程师，研究领域为冲压发动机系统技术18火箭推进2012年6月燃油流量等，因此，要求发动机能够根据飞行条不存在扰动源，气体为理想气体，比热值恒定，件或推力改变实时控制激波位置和调节激波强考虑激波运动，对激波上下游建立连续方程、动度，实现燃烧室和来流参数匹配_lJ，从而需要开量方程及能量方程。展进气道、来流扰动和燃烧室燃油喷注扰动对激波位置的影响特性研究。上世纪60年代，美国人RossG．Willob研究ock了超声速进气道动力学的近似数学模拟方法，将进气道的亚声速段近似划分为多段的等截面亚声速一维管流。激波运动作为该段亚声速管流

7、的上Fixedstations12游气流边界条件，壅塞作为下游边界条件。最终分析给出了激波位置及压力对下游扰动的响应特图1正激波管流Fig．1Normalshockwaveinsubsonic—ductflowl。上世纪70年代，RossG_Willob和GaryLCole又基于前期对下游扰动的分析，开展了超声速进气道上游扰动(即来流条件扰动)对激波位置影根据小偏差线性化理论和集中参数法，可得响特f生研究翻。最终，得到了比较完整的超声速进到进气道结尾激波的线性化动力学方程，再进行拉氏变换得到翻：气道近似数学模拟方法，并通过试验验证了模拟计算结果与试验

8、结果的一致性。P2=-c。+C2s本文首先对文献[2】中进气道的线性化动力学模拟方法进行了验算，并基于该方法