冲压发动机技术.ppt

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1、冲压发动机：是一种吸入空气（利用空气中的氧）与燃料或富燃燃气进一步反应，高速喷出获得推力的动力装置。第六章冲压推进技术第六章冲压推进技术回忆与总结：a）发动机推力；b）推力系数；c）喷管流动的三种膨胀状态；d）喷管排气速度；e）比冲；f）混合比；g）固体推进剂的燃气生成率。中心锥进气道唇口/进气口整流罩/唇罩外罩燃烧室喷管典型冲压发动机结构示意图因此，冲压发动机是一种吸气式发动机（air-breathingengines）。MaIsp(N.s/kg)固体火箭发动机冲压发动机1.02.03.04.05.0200010000冲压发动机比冲变化示意图根据燃料的形式，冲压

2、发动机分为：a)固体推进剂冲压发动机，简称固体冲压发动机；b)液体推进剂冲压发动机，简称液体冲压发动机。按结构和工作原理，固体推进剂冲压发动机主要分为：a）固体火箭冲压发动机（又称管道火箭DR，ductedrockets）；b）固体燃料冲压发动机（SFRJ，solidfuelramjets）；c）整体式冲压发动机（又称集成式冲压发动机，integratedramjets）。弹头冲压发动机燃料空气进气道固体火箭推进剂冲压发动机喷管可抛掉的火箭喷管内衬可爆破进气口整体式火箭冲压发动机集成了火箭和火箭冲压发动机，由火箭提供助推加速到超声速2马赫数以上，然后冲压发动机工作

3、，其典型部件为可爆破进气口、可抛掉的火箭喷管和共用燃烧室。整体式冲压发动机结构原理图6.1推力6.2火箭冲压发动机6.3固体燃料冲压发动机6.4进气道6.1推力与前述发动机相比，结构上吸气式发动机（如冲压发动机）的显著不同是存在进气道，从动力学分析，它对推力存在影响。冲压发动机的输入动量与输出动量maVa.mVe.回忆：火箭发动机的推力公式？(a)(b)xppaAapeAemVemaVa..pa冲压发动机控制体示意图取整个冲压发动机为控制体，满足动量定律合力R包括四部分力，为结合上述两式，得RF表面压差研究发动机只考虑发动机的输出动力，而不考虑其他力，故取称为发动

4、机的名义推力，或内推力。定义空燃比（回忆：混合比？）给定空燃比，则一般冲压发动机中，燃料流量很小，即，因此，初步设计时，可取完全膨胀与推力有关的几个性能参数：a)单位迎面推力——发动机推力与最大横截面积之比，即c)推重比——单位重量所产生的推力，即d)推力系数——定义为单位迎风面积的推力与迎面气流动压的比值，即b)比冲——单位时间燃烧单位质量推进剂所产生的推力，即例：已知某冲压发动机固体燃料密度rp=1600kg/m3，燃烧面积Ab=0.1m2，燃速=0.8mm/s。飞行马赫数Ma=2.5，进口流束面积Aa=0.002m2。设喷管扩张比为1.5，燃烧室燃烧温度T0

5、=1800K，燃气的气体常数Rg=320J/(kg.K)，比热比g=1.3，试计算发动机的推力和比冲。（已知高空空气ra=1.0kg/m3，a=300m/s，完全膨胀）解：由推力公式，完全膨胀时，只要分别计算各个参数即可。a)b)c)d)(m/s)(kg/s)(kg/s)∴(kg/s)(m/s)∴(N)练习：试计算比冲的大小。6.2火箭冲压发动机火箭冲压发动机是火箭与冲压相对独立的一种冲压发动机。空气火箭燃气混合燃气空气p0p1火箭冲压发动机示意图a)这里的火箭又称为燃气发生器（gasgenerator），根据喷出燃气是否达到临界状态，火箭冲压发动机由分为临界火箭

6、冲压发动机和非临界火箭冲压发动机两种；其设计必须考虑外压的影响，即p0和p1的关系；火箭冲压发动机的工作压强p1常较低，一般4~6MPa以下，故喷喉较大。b)火箭燃气与空气要充分混合，以提高燃烧效率——故一般燃烧室较长。c)燃烧室中的流动可以近似为加热流动。Q1212燃烧室加热流动示意图连续方程：动量方程：能量方程：（等通道A不变）h01h02冲压发动机中常用加热比来表示加热量的多少，即加热量Q12与加热比q的关系为思考：为什么？→→→由能量方程练习：某冲压发动机燃烧室入口总温T01=350K，燃烧加入的热量达到Q12=1306kJ/kg，求发动机的加热比。已知燃

7、气的气体常数Rg=287.04J/kg.K，比热比g=1.3。例：某冲压发动机燃烧室入口总温T01=350K，燃烧加入的热量达到Q12=1306kJ/kg，求发动机的加热比。已知燃气的气体常数Rg=287.04J/kg.K，比热比g=1.3。解：(J/kg.K)6.3固体燃料冲压发动机固体燃料冲压发动机是一种固体燃料与空气冲压过程浑然一体的发动机。因此，结构上简单紧凑，效率高。空气再附着点突扩燃烧室补燃室A3A2固体燃料冲压发动机示意图a)与火箭冲发动机相比，结构简单，比冲高，一般工作压强更低（一般1MPa以下），故喉部直径更大。b)固体燃料冲压发动机的燃烧稳定性

8、主要由突扩