涡轮冲压组合动力装置特点及研究进展_金捷.pdf

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1、专稿FEATURE涡轮冲压组合动力装置*特点及研究进展BriefIntroductiononTechnologyDevelopmentofTurbineBasedCombinedCycleEngine北京航空航天大学先进航空发动机协同创新中心　　金　捷　陈　敏为了兼顾安全性、经济性和作战效能的综合要求，将不同类型的发动机组合在一起工作是保证高超声速飞行器在宽广的飞行包线范围内高效率可靠工作的关键技术。声速飞行器研究具有前瞻性、战略性工作范围大致可分为：（1）Ma=0~3：和带动性，将对军事、经济和人类社是目前燃气涡轮发动机已经达到[1]会文明产

2、生不可估量的深远影响。的飞行速度，如米格25和美国黑鸟动力装置是能否实现高超声速SR71的飞行马赫数已超过3。（2）飞行的关键技术。为了兼顾安全性、Ma=3~5：是采用碳氢燃料的亚燃金　捷经济性和作战效能的综合要求，高超冲压发动机的有利工作范围。（3）　　博士、研究员，北京航空航天大学航声速飞行器必须解决从起飞开始，在Ma=4~10：是使用氢燃料的超声速冲空发动机数值仿真研究中心总师。主要研究方向为航空发动机燃烧技术、排气系大气层内经历不同高度，跨越亚声、压发动机的有利工作范围，其中亚燃统技术、数值仿真技术、数字化与信息化跨声、超声速直到高超声

3、速的工作范冲压发动机转换到超燃的Ma可选技术等。获省部级科技成果奖4项，发围内均能有效工作的动力问题。为4~5。（4）Ma=10~15：为超高速表学术论文40余篇，编著文集和专著3目前，世界航空航天领域已经有（Hypervelocity）飞行范围，如以冲压部，申请发明专利和软件著作权10余项。了多种不同成熟程度的推进装置，发动机为动力则应发展超高声速燃如涡轮风扇发动机、涡轮喷气发动烧冲压发动机。（5）Ma>25：为入轨高超声速飞行对动力机、冲压发动机、超燃冲压发动机、速度，只有火箭发动机才能将飞行器装置的需求分析火箭发动机等。这些不同的推进装加

4、速到这样高的飞行速度。高超声速飞行器被誉为是继螺置在不同的飞行速度、高度段内都根据上述内容的分析，为了兼顾旋桨和喷气式飞机之后世界航空史有其最佳的适用范围。研究表明，安全性、经济性和作战效能的综合要上的第三次“革命”，也是21世纪航从地面马赫数Ma=0开始，在大气层求，将不同类型的发动机组合在一起空航天领域的技术制高点，开展高超内经历各种高度不断加速、直至达工作是保证高超声速飞行器在宽广到入轨速度（约Ma=25），这样大的的飞行包线范围内高效率可靠工作*　国家青年科学基金（51206005），北京高校青年英才计划（YETP1076）资助。工作

5、范围内，不同动力形式的最佳的关键技术。32航空制造技术·2014年第9期专稿FEATURE涡轮/冲压组合动力装置上流道涡扇发动机的分类及结构特点组合动力装置是指用两种以上不同类型的发动机组合而成的动力装置。目前，组合装置可分为两下流道冲压发动机大类型：组合推进系统（Combined图1　涡轮/冲压组合动力并联方案典型流道示意图PropulsionSystem）和组合循环推进系统（Combined-CyclePropulsion方案的典型流道示意图。其特点在示，为保证该方案在Ma=0~5，高度System）。在组合推进系统中，各发于，两类

6、发动机流道独立，上下并排H=0~30km内具有良好的匹配性能，动机是相互独立的单元，分别安装在放置；前机身作为两类发动机进气道进气道/组合动力/喷管的控制变飞行器上，两者之间没有功能上和物共用的前压缩面，后机身可作为两类量至少需要11个，包括：N3斜板楔理上的相互作用与影响，比较有代表发动机喷管共用的膨胀面。这种组角δN3、N6斜板转角δN6、N3斜板长性的是用火箭发动机助推的冲压发合形式的优点为两类发动机共用部度收缩调节dLN3/LN3、涡轮/冲压模式动机。而在组合循环推进系统中，各件较少，可调几何所需的调节范围较转换阀门（MSV）、前可

7、变面积涵道引发动机单元相互补充，不论在物理结小，高马赫数条件下燃气涡轮发动机射器（FVABI）、低压涡轮可调导向器构上还是在功能上都密不可分。这的热防护难度较低，可利用现有成熟叶片角度（LPT-VG）、后可变面积涵种组合循环推进方式决定了发动机燃气涡轮发动机作为涡轮加速器；但道引射器（RVABI）、涡扇燃油流量必须在不同模式下工作，以便在各种存在迎风面积较大、重量较重，并且Wfturbo（涡轮前温度T4或高压转子飞行条件下都能发挥出最佳性能，而需与机身进行复杂集成等缺点。转速N2）、冲压燃油流量Wfram（冲压且有利于构造出更简单、更轻便、更共

8、轴型又可分两种：环绕型燃烧室出口温度T7）、喷管喉道面积[2]灵活和可重复使用的推进系统。组（Wrap-Around）和串联型（Tandem）。A8、