不同来流条件下固体燃料超燃冲压发动机性能评估.pdf

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1、固体火箭技术第37卷第4期JournalofSolidRocketTechnology不同来流条件下固体燃料超燃冲压发动机性能评估①李彪，魏志军，迟鸿伟，王宁飞(北京理工大学宇航学院，北京100081)摘要：根据固体燃料超燃冲压发动机的工作特点，以飞行Ma=6、高度25km为设计条件，对发动机各部件进行了初步设计。采用数值模拟方法，研究了不同来流条件下发动机各部件及总体性能的变化规律。结果表明，设计状态下的进气道流量系数接近1，来流马赫数降到4时，进气道启动失败；随来流马赫数的增大，火焰温度整体升高，燃烧效率逐渐降低；

2、发动机在设计状态下产生的推力最大，比冲随来流马赫数的增大而降低。关键词：超燃冲压发动机；固体燃料；数值模拟；性能中图分类号：V435文献标识码：A文章编号：1006-2793(2014)04—0469—06DoI：10．7673／j．issn．1006—2793．2014．04．007PerformanceevaluationofsolidfuelscramjetunderdifferentinflowconditionsLIBiao，WEIZhidun，CHIHong·wei，WANGNing—fei(Schoolo

3、fAerospaceEngineering，BeringInstituteofTechnology，Bering100081，China)Abstract：Basedonthecharacteristicsofsolidfuelscramjet，variouscomponentsweredesignedpreliminarilyunderthecondi—tionofflees~earnMa：6andflightaltitudeof25km．Numericalsimulationswereperformedtoanal

4、yzetheperformancevariationlawofeachcomponentandthewholeengineunderdiferentinflowconditions．Theresultsshowthattheflowcaptureratioapproximates1underthedesignpoint．WhenfreestreamMachdecreasesto4，theinletbecomesunstarted．Withthefrees~eamMachincreasing，theflametemper

5、atureincreasesandthecombustioneficiencydecreasesgradually．Thethrustislargestunderthedesignpoint，andthespecificimpulsedecreaseswiththeincreaseoffreestreamMach．Keywords：scramjet；solidfuel；numericalsimulation；performance0引言以色列理工学院的Ben—Yakar、Cohen、Ben—Aro—飞行器在工作Ma>5

6、时，超燃冲压发动机以较低sh_6等针对固体燃料超燃冲压发动机开展了技术论的总压和能量损失成为最具有应用前景的高超声速飞证、数值模拟和直连式试验，实现了没有外部辅助条件行推进装置，受到世界上众多发达国家的广泛关注。下固体燃料燃烧室的稳定工作，并根据试验结果初步美国、法国、俄罗斯、Et本等国相继开展了以超燃冲压研究了固体燃料退移机理。意大利罗马大学的Simone发动机为动力装置的高超声速飞行器研究，通过大量D对以LiH为燃料的超燃冲压发动机进行了理论分的地面与飞行试验证明了超燃冲压发动机的可行性。析和数值模拟。结果表明，L

7、iH具有能量密度高和安固体燃料超燃冲压发动机具有结构简单、成本低、能量全性好的特点，是超燃冲压发动机的理想燃料。密度高、反应时间短的特点，在高超声速武器上有良好近年来，国内杨明针对国外的试验研究开展了的应用前景。固体燃料超燃冲压发动机的数值模拟，证明了数值模2O世纪80年代末开始，美国海军研究生院的拟方法的有效性。中国航天科技集团公司四院四十一Wittl13和Angusl2进行了固体燃料超燃冲压发动机可所。。开展了固体燃料超燃冲压发动机的原理性试验行性试验研究，在燃烧室中加入少量氢气作为点火炬。研究，验证了固体燃料在超

8、声速气流中的可靠点火和①收稿日期：2013-09．10；修回日期：2013—10-16。基金项目：国家自然科学基金(51276062)。作者简介：李彪(1986一)，男，博士生，研究方向为固体燃料超燃冲压发动机总体设计。E-mail：libiao1069@163．com-——469·-——2014年8月固体火箭技术第37卷稳定燃烧