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金属基燃料水冲压发动机地面实验研究
1
作者 薛鸿涵 黄利亚 +2 位作者 张家瑞 刘子豪 肖帆 《推进技术》 北大核心 2025年第5期257-264,共8页
为了探究两种含硼固体推进剂在水冲压条件下的燃烧与推力性能,本文以跨介质飞行器水下动力装置为应用背景,设计了水冲压发动机原理样机并开展了地面实验研究。试验结果表明,发动机实现了持续稳定工作,燃烧产物沉积主要集中于进水口位置... 为了探究两种含硼固体推进剂在水冲压条件下的燃烧与推力性能,本文以跨介质飞行器水下动力装置为应用背景,设计了水冲压发动机原理样机并开展了地面实验研究。试验结果表明,发动机实现了持续稳定工作,燃烧产物沉积主要集中于进水口位置,验证了硼基水冲压发动机的可行性。四次试验中燃烧效率最高达到了86.8%,在水燃比为3.2时比冲达到了4712.5 N·s/kg。在水燃比相近时,两种推进剂的燃烧效率均在69%左右,但推进剂Ⅱ的补燃室内存在更多沉积物,发动机比冲效率降低了13.8%。提高水燃比能提高燃烧效率和比冲,水燃比从1.75增加到3.20,燃烧效率提升了6.1%,并且还能减少燃烧产物的沉积。两种推进剂中一、二次燃烧产物中均含有碳化硼和硼酸等物质,但由于推进剂Ⅱ中Mg,Al的含量较高,其产物中能明显检测出氧化镁和铝酸镁。 展开更多
关键词 固体火箭冲压发动机 水冲压发动机 含硼固体推进剂 直连试验 燃烧性能 沉积
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固体冲压发动机富燃燃气旋转爆轰波传播特性实验研究
2
作者 翁春生 韩家祥 +2 位作者 白桥栋 刘嘱勇 郑权 《航空兵器》 北大核心 2025年第1期14-22,共9页
为了研究固体冲压发动机富燃燃气的旋转爆轰特性,本文以CH_(4)/CO/H_(2)混合气替代固体富燃燃气作为燃料,常温空气为氧化剂,研究了混合气的旋转爆轰波传播特性。实验研究结果表明:混合气质量比为1∶4.4∶0.67,质量流量为54.5 g/s,空气... 为了研究固体冲压发动机富燃燃气的旋转爆轰特性,本文以CH_(4)/CO/H_(2)混合气替代固体富燃燃气作为燃料,常温空气为氧化剂,研究了混合气的旋转爆轰波传播特性。实验研究结果表明:混合气质量比为1∶4.4∶0.67,质量流量为54.5 g/s,空气质量流量在370.9~782.3 g/s范围内,能够起爆形成稳定的旋转爆轰波。随着空气流量的增加,旋转爆轰传播模态经历了单波、双波对撞到四波对撞的变化过程。爆轰波传播速度出现了先增大后减小的变化。空气质量流量为484.9 g/s,当量比为0.95时,爆轰波速的最大值为1167.8 m/s。 展开更多
关键词 固体冲压发动机 富燃燃气 混合气 旋转爆轰 传播模态
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基于强化学习的宽速域冲压发动机燃烧室一维压力分布控制方法研究
3
作者 聂聆聪 牟春晖 李帅衡 《推进技术》 北大核心 2025年第6期230-240,共11页
为提高冲压发动机燃烧室在宽速域范围内的性能,提出一种基于系数自适应调整熵正则化强化学习的宽速域几何可调燃烧室压力分布的控制方法,通过对燃烧室在一维流场上的压力分布监测与控制,实现该类燃烧室的宽速域高性能燃烧。本文采用熵... 为提高冲压发动机燃烧室在宽速域范围内的性能,提出一种基于系数自适应调整熵正则化强化学习的宽速域几何可调燃烧室压力分布的控制方法,通过对燃烧室在一维流场上的压力分布监测与控制,实现该类燃烧室的宽速域高性能燃烧。本文采用熵正则化强化学习方法,利用滑块位移、两个喷注流量,实现对燃烧室沿程压力一维分布形状的优化控制;提出适用燃烧室多压力点控制的自适应温度系数调整算法,提高对压力分布一维控制算法的训练收敛速度,同时建立适用于一维压力分布控制的动作抖动惩罚函数及随机训练策略,解决了执行机构抖动、算法的泛化性及延时鲁棒性差等问题;通过数值仿真验证了算法的有效性,结果表明压力分布控制均方误差最大1.44%,超调量最大2.76%,调节时间不超过0.5 s,符合工程实际应用需求。 展开更多
关键词 冲压发动机 宽速域燃烧室 压力控制 强化学习 最大熵正则化
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基于PIV的冲压发动机喷管推力的重构测量方法
4
作者 刘顺 孔祥瑞 +2 位作者 徐惊雷 高波 刘海龙 《北京航空航天大学学报》 北大核心 2025年第10期3385-3391,共7页
冲压发动机喷管推力系数的准确测量十分重要。传统的测力天平受环境噪声等外界因素的影响较大,因此,考虑通过测量喷管出口截面的速度、压力和密度分布,直接根据定义获得推力系数。以典型过膨胀状态下单边膨胀喷管的复杂超声速内流场为... 冲压发动机喷管推力系数的准确测量十分重要。传统的测力天平受环境噪声等外界因素的影响较大,因此,考虑通过测量喷管出口截面的速度、压力和密度分布,直接根据定义获得推力系数。以典型过膨胀状态下单边膨胀喷管的复杂超声速内流场为研究对象,提出一套基于粒子图像测速(PIV)的多物理场和推力系数的非接触式重构测量方法。通过PIV虚拟实验,综合评估了所提方法的理论精度。结果表明:基于PIV测得的多物理场,利用定义式直接测得的喷管推力系数约为0.779,相比于参考值0.771,相对误差仅为1.04%,从而验证了所提方法的可行性和准确性。 展开更多
关键词 粒子图像测速 冲压发动机喷管 过膨胀 推力系数 重构测量
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基于TDLAS多线吸收的超燃冲压发动机直连台架燃烧场二维分布测量
5
作者 夏晖晖 张顺平 +5 位作者 杨顺华 阚瑞峰 许振宇 阮俊 姚路 黄安 《实验流体力学》 北大核心 2025年第1期80-86,共7页
本文针对超燃冲压发动机燃烧室扩张段非均匀流场温度和水汽浓度二维分布的高分辨率测量需求,发展了先进的可调谐激光吸收光谱(TDLAS)燃烧场分布重建技术,该技术通过增加激光测量光路上扫描获得的水汽吸收谱线数目,实现场分布重建问题求... 本文针对超燃冲压发动机燃烧室扩张段非均匀流场温度和水汽浓度二维分布的高分辨率测量需求,发展了先进的可调谐激光吸收光谱(TDLAS)燃烧场分布重建技术,该技术通过增加激光测量光路上扫描获得的水汽吸收谱线数目,实现场分布重建问题求解方程数量的增加;通过联立所有交叉光路下吸收光谱获得的吸光度方程,构建以温度和浓度为未知数的最优化目标函数;并采用全局寻优模拟退火算法对目标函数进行求解,实现温度场和水汽分压场的重建。发动机直连台架试验中,采用正交光路布局,设计共16条测量光路(水平5条、垂直11条)的方形光机结构,集成TDLAS测量系统。对5只DFB激光器采用分时直接吸收探测方式,测量频率4 kHz,每条测量光路下可扫描获得5条水汽吸收谱线(7467.77、7444.36、7185.60、7179.75和6807.83 cm),系统在高温炉上开展了多温度台阶标定测试,温度测量偏差在2.7%以内。外场试验中,对16条光路下同步采集到的吸收光谱数据进行离线处理,获得了发动机燃油点火、燃烧、熄火各个状态下的温度场和水汽分压场分布数据。试验结果表明:TDLAS多线吸收测量技术能够实现场分布准确稳定测量,满足发动机复杂燃烧流场诊断和恶劣工况工程应用需求。 展开更多
关键词 超燃冲压发动机 燃烧诊断 场分布二维测量 可调谐激光吸收光谱 全局寻优重建算法
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整体式固液双燃烧室火箭冲压发动机性能优化研究
6
作者 赵文胜 方冠林 +3 位作者 阮有钢 魏卓慧 郭金鑫 何勇攀 《推进技术》 北大核心 2025年第10期45-57,共13页
为适应空基平台内埋弹舱严格的空间尺寸需求,本文提出了采用无喷管助推器、双旁侧进气道布局的整体式固液双燃烧室火箭冲压组合发动机(Integral solid-liquid dual-combustor ramjet/rocket engine,IDRR)方案。以巡航点性能为优化目标,... 为适应空基平台内埋弹舱严格的空间尺寸需求,本文提出了采用无喷管助推器、双旁侧进气道布局的整体式固液双燃烧室火箭冲压组合发动机(Integral solid-liquid dual-combustor ramjet/rocket engine,IDRR)方案。以巡航点性能为优化目标,进行助推级、巡航级两级性能联合优化研究。以助推级入口截面装药外径及装药倾角为研究变量,采用一维非定常变截面内弹道计算模型开展了多个装药结构参数的助推级性能分析,得到了不同结构参数下的助推级装药量和助推工作结束时的接力马赫数。采用最佳波系理论设计了起动马赫数分别为2.8,3.0和3.2的外压进气道,开展稳态流场仿真得到了不同巡航马赫数下的进气道流量系数和临界总压恢复系数。采用一维计算模型开展了进气道、燃烧室、尾喷管一体化总体性能仿真,得到了不同装药结构参数及接力马赫数下的冲压级巡航性能,其中性能最优的发动机推力为1 799 N,比冲为9 180 N·s·kg^(-1),针对该结构(助推级入口截面装药外径180 mm、装药倾角1°、起动马赫数2.9)开展的冲压级流动与燃烧三维仿真,得到的推力与比冲符合设计预期,验证了一维总体性能分析的正确性。研究结果表明本文提出的组合发动机设计方案可行。 展开更多
关键词 冲压发动机 双燃烧室 无喷管助推器 接力 性能优化
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基于丙酮示踪技术的超燃冲压发动机高温流场可视化研究
7
作者 王林森 涂晓波 +3 位作者 周全 车庆丰 王宇航 陈爽 《实验流体力学》 北大核心 2025年第1期87-94,共8页
为进一步研究超燃冲压发动机接近实际工作状态时,不同支板结构对燃料/空气掺混效果的影响,本文在课题组前期工作的基础上,改进了部分试验系统,进行了热态试验环境下的丙酮平面激光诱导荧光(PLIF)测量和H2点火燃烧条件下的OH-PLIF测量,... 为进一步研究超燃冲压发动机接近实际工作状态时,不同支板结构对燃料/空气掺混效果的影响,本文在课题组前期工作的基础上,改进了部分试验系统,进行了热态试验环境下的丙酮平面激光诱导荧光(PLIF)测量和H2点火燃烧条件下的OH-PLIF测量,得到了多种工况条件下,多个横截面位置的丙酮PLIF和OH-PLIF荧光图像。结果表明:在热态试验环境下,采用4种支板时的丙酮PLIF信号比冷态试验结果整体上弱了许多,但采用EL1支板时,燃料/空气的掺混效果与冷态试验结果保持一致(仍为最优);在H2点火燃烧条件下,从OH的生成数量和扩散区域可以看出,EL1支板对燃烧效率的提升作用更好,这也从侧面证明了EL1支板在4种支板中效果最优。 展开更多
关键词 丙酮示踪 超燃冲压发动机 掺混效果 平面激光诱导荧光 流场结构
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超燃冲压发动机参数设计与飞行器性能评估
8
作者 雒宝鹏 张海瑞 +2 位作者 罗进元 涂建秋 王肖 《宇航学报》 北大核心 2025年第6期1073-1082,共10页
为满足超燃发动机方案论证、飞行器性能评估及飞/发一体化优化设计需求,提出一种创新的超燃冲压发动机参数设计与飞行器性能综合评估方法。该方法通过量化分析发动机进气道、燃烧室、喷管关键设计参数以及飞行器飞行参数对发动机比冲与... 为满足超燃发动机方案论证、飞行器性能评估及飞/发一体化优化设计需求,提出一种创新的超燃冲压发动机参数设计与飞行器性能综合评估方法。该方法通过量化分析发动机进气道、燃烧室、喷管关键设计参数以及飞行器飞行参数对发动机比冲与推力的影响,精准确定发动机核心设计参数。随后,利用自适应伪谱法优化航迹参数,并结合航迹参数对系统性能进行综合评估,深入剖析系统设计参数对飞行器性能的调控作用。通过迭代优化策略,同步确定超燃冲压发动机的最优设计参数与飞行器综合性能指标。研究为发动机参数的科学选型及飞行器性能的持续优化提供了理论支撑与实践指导,仿真验证表明该方法可显著提升飞行器航程。 展开更多
关键词 超燃冲压发动机 飞行器 参数设计 性能评估
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固体火箭超燃冲压发动机凝相产物特性研究
9
作者 杨鹏年 夏智勋 +3 位作者 马立坤 刘宇尘 赵李北 屈影 《推进技术》 北大核心 2025年第5期196-204,共9页
为揭示固体火箭超燃冲压发动机中凝相产物的空间分布特性,本文提出了一种模块化的地面直连试验装置,用以实现超声速燃烧室内沿程凝相产物的有效收集。通过运用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和电子衍射能谱(EDS)等技术,对收集到... 为揭示固体火箭超燃冲压发动机中凝相产物的空间分布特性,本文提出了一种模块化的地面直连试验装置,用以实现超声速燃烧室内沿程凝相产物的有效收集。通过运用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和电子衍射能谱(EDS)等技术,对收集到的凝相产物进行了物相组成、形貌特征和元素组成的空间分布特性分析。结果显示:(1)含硼贫氧推进剂一次燃烧产物中的凝相组分主要包括B,C,NH_(4)Cl,KCl,BN,B_(4)C,B_(2)O_(3),H_(3)BO_(3),Al_(2)O_(3),而在超声速燃烧室中,凝相组分主要为B,C,BN,B_(4)C,B_(2)O_(3),Al_(2)O_(3);(2)喉部凝相产物主要由微米级的块状物和百纳米级的颗粒物组成,其中硼和碳元素的质量分数分别为44.78%和52.48%;(3)在燃烧室内,凝相产物始终包含块状物和颗粒物,前置凹腔处的凝相产物表面形成了孔洞结构,后置凹腔处的凝相产物中团聚体粒径显著增加,出口处的凝相产物则呈现玻璃态特征;(4)凝相产物中,硼和碳元素(以及氧元素)的质量分数在喉部至前置凹腔区域迅速降低(增加),与喉部相比,前置凹腔处的凝相产物中硼和碳元素(以及氧元素)的质量分数降低(增加)至0.57/0.36(61.9)倍。这些发现强调了增加燃烧室内高温高压区域或延长含能凝相物质在高温高压区域中的停留时间,对于提升含硼贫氧推进剂燃烧效率的重要性。 展开更多
关键词 固体火箭超燃冲压发动机 凝相产物 模块化试验装置 产物分析 空间分布
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氨/氢混合燃料超燃冲压发动机模拟仿真研究
10
作者 林泽峰 姜雪 +3 位作者 张天琦 张英佳 黄佐华 颜应文 《西安交通大学学报》 北大核心 2025年第6期1-10,共10页
为推进飞行器燃料向无碳、可持续化转型,针对氨/氢混合燃料在超燃冲压发动机中的应用开展了燃烧数值模拟研究。首先,采用德国航空航天中心(DLR)燃烧室结构,建立超燃冲压发动机燃烧室模型,并对该模型在冷态和热态工况下的可靠性进行验证... 为推进飞行器燃料向无碳、可持续化转型,针对氨/氢混合燃料在超燃冲压发动机中的应用开展了燃烧数值模拟研究。首先,采用德国航空航天中心(DLR)燃烧室结构,建立超燃冲压发动机燃烧室模型,并对该模型在冷态和热态工况下的可靠性进行验证;接着,开展了不同比例氨燃料掺混工况下的数值计算和燃烧特性分析。研究发现:随着整体燃料中氨燃料质量分数的增加,燃烧室内反应温度有所降低,燃料型NO_(x)的产量显著增加;由于氨燃料化学反应活性低,在高速流场中难以充分燃尽,掺混燃料后,燃烧效率相较纯氢气工况有明显下降;当氨燃料质量分数为30%时无法稳定燃烧,提高进气来流压力、进气温度和燃料温度均能够达到稳定燃烧边界拓展的效果。该研究为认识超声速燃烧中湍流与燃烧化学相互作用的规律提供了参考,同时为氨燃料超声发动机的设计与优化提供了性能预测依据。 展开更多
关键词 超燃冲压发动机 氨燃料 混合燃料
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超燃冲压发动机热管理系统不同工质冷却性能对比研究
11
作者 徐静 党朝磊 +3 位作者 王毅琳 王思博 秦江 刘小勇 《固体火箭技术》 北大核心 2025年第2期234-241,共8页
基于闭式布雷顿(Brayton)循环的超燃冲压发动机热管理系统,可以同时实现发动机热防护和电能生成。针对超燃冲压发动机热管理系统的工质筛选问题,采用冷却通道的准一维模型,开展闭式Brayton循环常用工质的冷却性能对比,并采用文献中冷却... 基于闭式布雷顿(Brayton)循环的超燃冲压发动机热管理系统,可以同时实现发动机热防护和电能生成。针对超燃冲压发动机热管理系统的工质筛选问题,采用冷却通道的准一维模型,开展闭式Brayton循环常用工质的冷却性能对比,并采用文献中冷却通道的壁面温度对该模型进行了验证,研究了正癸烷以及超临界二氧化碳(S-CO_(2))和氦气(He)在不同热流密度、质量流量下的换热效果。结果表明,随着热流密度的增加,正癸烷的出口温度、最大壁面温度及热导率均有升高;S-CO_(2)冷却通道的壁面温度呈现先下降到400 K后上升至超过800 K的趋势,这表明在入口至沿程距离大约为0.08 m处出现了局部的换热强化;但随着主流温度逐渐远离拟临界区,S-CO_(2)热导率先减小后趋于稳定,为0.5×10^(4)W/(m^(2)·K),在远离拟临界温度区后,壁面温度很高;由于He具有较大的热导率,其壁面温度的最大值在4 g/s的工况下也只有550 K左右,在三种工质中冷却能力是最优异的。 展开更多
关键词 超燃冲压发动机 主动热防护 碳氢燃料 S-CO 2 HE 换热效果
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脉冲喷注对超燃冲压发动机煤油燃料混合及燃烧性能的影响
12
作者 刘国雄 李朗 贾彬 《实验流体力学》 北大核心 2025年第1期38-44,共7页
为研究脉冲喷注对超燃冲压发动机气态煤油混合及燃烧性能的影响,采用二维雷诺平均方程及两方程剪切应力输运模型进行数值模拟,探究了双凹腔超燃冲压发动机模型在入口马赫数2.5、总压1.75 MPa、总温1350 K条件下的流场结构。对比分析了... 为研究脉冲喷注对超燃冲压发动机气态煤油混合及燃烧性能的影响,采用二维雷诺平均方程及两方程剪切应力输运模型进行数值模拟,探究了双凹腔超燃冲压发动机模型在入口马赫数2.5、总压1.75 MPa、总温1350 K条件下的流场结构。对比分析了定常喷注和脉冲喷注下煤油与空气的混合和燃烧性能。研究结果表明:数值模拟纹影图与试验结果吻合较好,出现对应纹影仅先于试验0.2 ms,占一个流场振荡周期(6.9 ms)的2.89%。研究发现:在脉冲喷注工况下,回流区在流场振荡周期内能持续更长时间,延长了燃料在凹腔内的滞留时间;未发现脉冲喷注对总压损失有显著贡献,但脉冲喷注工况下温度与压力分布均匀,不会出现热力学喉道。 展开更多
关键词 超燃冲压发动机 气态煤油 二维雷诺平均 脉冲喷注 数值模拟 燃烧性能 定常喷注
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进气道起动保护约束下超燃冲压发动机预测控制研究
13
作者 王东威 李杰 《推进技术》 北大核心 2025年第10期244-250,共7页
超燃冲压发动机在飞行过程中由于飞行环境或姿态的变化会引发进气道的不起动现象,针对该问题采用带输出约束的预测控制方法,在实现发动机推力控制的同时兼顾了进气道起动的保护。将超燃冲压发动机的传递函数模型线性化整理为单输入多输... 超燃冲压发动机在飞行过程中由于飞行环境或姿态的变化会引发进气道的不起动现象,针对该问题采用带输出约束的预测控制方法,在实现发动机推力控制的同时兼顾了进气道起动的保护。将超燃冲压发动机的传递函数模型线性化整理为单输入多输出的状态空间方程模型,将进气道起动保护和发动机推力闭环的独立控制问题提炼为进气道起动保护约束下的发动机推力控制问题,设计了进气道压力约束下的推力预测控制系统及算法并进行仿真分析。结果表明,采用状态空间方程进行描述的发动机模型具有足够的精度,模型的最大误差为7.65%,稳态误差为0。输出约束预测控制下发动机推力能够在1 s内无误差跟踪目标,响应速度快、超调量小、控制过程平稳。发动机推力控制过程中进气道一直处于起动状态,在对进气道起动保护目标拉偏±20%情况下,输出约束预测控制算法仍具备较好的鲁棒性。 展开更多
关键词 超燃冲压发动机 进气道起动保护 线性化模型 推力控制 预测控制
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用于冲压发动机多次点火的火炬点火器研究
14
作者 穆杨 王玉峰 周杰 《火箭推进》 北大核心 2025年第4期26-32,共7页
目前,巡航导弹和无人机均向着高马赫数、宽空域、以及强机动性等方向发展。为满足发展要求,导弹和无人机装备的冲压发动机应具有多次点火的能力。然而,传统的一次性烟火点火器难以满足冲压发动机对多次点火的需求。为此,设计了用于冲压... 目前,巡航导弹和无人机均向着高马赫数、宽空域、以及强机动性等方向发展。为满足发展要求,导弹和无人机装备的冲压发动机应具有多次点火的能力。然而,传统的一次性烟火点火器难以满足冲压发动机对多次点火的需求。为此,设计了用于冲压发动机的氧气/煤油火炬点火器,并开展了火炬点火器单独点火以及与冲压发动机匹配的多次点火试验研究。结果表明,氧气/煤油火炬点火器点火能量大,工作可靠,可满足冲压发动机多次点火的需求,并且点火延迟时间小于0.2 s。此外,火炬点火器出口管的长度以及点火器头部煤油切向孔的尺寸精度均对点火器工作可靠性有着重要影响。 展开更多
关键词 冲压发动机 火炬点火器 多次点火 试验研究
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Ma8级超燃冲压发动机技术难点与思考
15
作者 李光熙 陈磊 杜泉 《火箭推进》 北大核心 2025年第3期103-114,共12页
面向更高马赫数超燃冲压发动机的研究热潮,简要梳理了国内外关于Ma8级超燃冲压发动机的研究现状。针对Ma8级超燃冲压发动机更为复杂的气流流动、更为恶劣的热环境,提炼出推力裕度有限、防热问题突出这两大突出难点,以及燃料与空气混合... 面向更高马赫数超燃冲压发动机的研究热潮,简要梳理了国内外关于Ma8级超燃冲压发动机的研究现状。针对Ma8级超燃冲压发动机更为复杂的气流流动、更为恶劣的热环境,提炼出推力裕度有限、防热问题突出这两大突出难点,以及燃料与空气混合有限、不可逆损失、化学动力学及非平衡反应、超燃燃烧组织等重要问题。围绕推力裕度有限,采用氢燃料或含能金属燃料,优化燃料喷注形式、合理选取进气道压缩比和燃烧室扩展比等系统匹配设计方法提升,采用火箭增强模式等均是相应的解决措施。围绕防热问题突出,碳氢燃料的蒸汽重整技术能够大幅提升燃料热沉,S-CO_(2)能够从防热层面提供有效解决方法,还有液膜冷却结合主动冷却、复合材料结合主动冷却等综合措施,相关技术仍需开展充分验证。 展开更多
关键词 Ma8级超燃冲压发动机 技术难点 推力不足 防热困难 蒸汽重整 S-CO_(2)冷却
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考虑热力学非平衡效应的高马赫数超燃冲压发动机湍流燃烧数值研究
16
作者 冯海 金台 吴坤 《实验流体力学》 北大核心 2025年第1期30-37,共8页
高超声速飞行过程中,随着马赫数升高,边界层内温度快速上升,分子振动能、电子能被激发,气体分子发生离解甚至电离,使得量热完全气体假设失效。针对高温热化学非平衡气体,采用热力学平衡模型及Park的双温度非平衡模型对飞行马赫数Ma=12... 高超声速飞行过程中,随着马赫数升高,边界层内温度快速上升,分子振动能、电子能被激发,气体分子发生离解甚至电离,使得量热完全气体假设失效。针对高温热化学非平衡气体,采用热力学平衡模型及Park的双温度非平衡模型对飞行马赫数Ma=12条件下的超燃冲压发动机进行了数值模拟。研究结果表明:与平衡态计算结果相比,非平衡效应使得波系位置前移,激波间峰值压力升高,对冷场的影响更加明显;非平衡态平动温度场与平衡态差别不大,热力学非平衡效应使平动温度Ttr略微升高;非平衡态燃烧室出口截面燃烧效率更低,热力学非平衡效应会降低反应程度。 展开更多
关键词 高超声速 热力学非平衡 超燃冲压发动机 波系结构 燃烧效率 数值模拟
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基于正交试验的固体火箭超燃冲压发动机优化设计
17
作者 冯滢 付文娟 +3 位作者 胡振坤 唐勇 赵马杰 石保禄 《兵工学报》 北大核心 2025年第9期171-183,共13页
为研究固体火箭超燃冲压发动机中硼颗粒点火和燃烧特性以及补燃室结构对发动机燃烧性能的影响,编写表征硼颗粒点火和燃烧过程的用户自定义程序,分析超燃冲压发动机中凝相颗粒的燃烧释能动态特征。基于正交设计试验方法,分别从颗粒特征... 为研究固体火箭超燃冲压发动机中硼颗粒点火和燃烧特性以及补燃室结构对发动机燃烧性能的影响,编写表征硼颗粒点火和燃烧过程的用户自定义程序,分析超燃冲压发动机中凝相颗粒的燃烧释能动态特征。基于正交设计试验方法,分别从颗粒特征参数和发动机结构角度出发,分析硼颗粒粒径、燃气入射角和凹腔深度以及两两之间交互作用对发动机燃烧效率的影响规律。研究结果表明:通过极差和方差分析,各因素对发动机燃烧效率影响大小排序为硼颗粒粒径>粒径与燃气入射角度的交互作用>燃气入射角>凹腔深度>燃气入射角和凹腔深度的交互作用>粒径与凹腔深度的交互作用,最终确定的最优组合燃烧效率达77.01%;硼颗粒粒径对于固体火箭冲压发动机燃烧效率具有高度显著影响,粒径与燃气入射角的交互作用的影响不容忽视。 展开更多
关键词 固体火箭超燃冲压发动机 硼颗粒 正交设计 交互作用 燃烧效率
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固体火箭冲压发动机无喷管助推器药柱结构完整性分析
18
作者 刘强 史林 +1 位作者 那旭东 隗镔 《固体火箭技术》 北大核心 2025年第5期672-679,共8页
无喷管助推器药柱结构完整性分析是整体式固体火箭冲压发动机研制的重要一环。为研究无喷管药柱在温度和压力载荷作用下的力学响应,采用三维线性黏弹性有限元模型,对某型号固体火箭冲压发动机无喷管助推器药柱在0℃环境下进行结构完整... 无喷管助推器药柱结构完整性分析是整体式固体火箭冲压发动机研制的重要一环。为研究无喷管药柱在温度和压力载荷作用下的力学响应,采用三维线性黏弹性有限元模型,对某型号固体火箭冲压发动机无喷管助推器药柱在0℃环境下进行结构完整性分析,并通过CT检测和点火试验验证了仿真结果。结果表明:在温度载荷作用下,三维模型比二维模型计算结果更加准确,药柱头部无需设计应力释放结构就能满足药柱结构完整性的要求;药柱Mises应力在高低燃速界面产生间断;药柱最危险区域位于低燃速药柱内表面;内压载荷作用下,药柱尾端面出现被挤出的现象,最危险区域位于低燃速药柱与背面绝热层凸台连接处;温度和压力联合载荷作用下,最危险区域位于高燃速药柱内表面。该研究结果可为其他型号无喷管发动机的设计提供一定的参考价值。 展开更多
关键词 固体火箭冲压发动机 有限元 无喷管 药柱结构完整性
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马赫数10条件下冲压发动机内氢气燃烧特性试验 被引量：2
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作者 卢洪波 林键 +8 位作者 金熠 陈星 纪锋 吴衡毅 刘春风 王瑞庭 朱浩 杨甫江 韦宝禧 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2024年第4期27-36,I0001,共11页
针对高马赫数超燃冲压发动机面临的高效燃烧组织挑战,本文提出了一种凹腔后缘激波强化的高马赫数超声速燃烧组织技术,并设计了一套燃烧室采用双侧对称布置凹腔结构的三维发动机试验模型。采用OH*基化学发光光谱诊断与壁面测压相结合的... 针对高马赫数超燃冲压发动机面临的高效燃烧组织挑战,本文提出了一种凹腔后缘激波强化的高马赫数超声速燃烧组织技术,并设计了一套燃烧室采用双侧对称布置凹腔结构的三维发动机试验模型。采用OH*基化学发光光谱诊断与壁面测压相结合的试验手段,在自由活塞驱动激波风洞的名义Ma=10流场中,对凹腔上游横向氢气射流的燃烧特性进行了研究,并讨论了模拟流场的重复性,给出了氢气燃烧演化特征、火焰稳定结构及释热特性。不同车次的总压等流场参数表明试验流场具有较高的重复性,可保障氢气燃烧特性的可复现性。通过观察试验过程中OH*基动态发光特征发现,在高焓激波风洞发动机试验中采用燃料提前喷注的方法使发动机流道在空气主流到来之前充盈大量的氢气,进而在主流到达发动机内的瞬间形成所谓“激波管流动-燃烧”效应,使来流空气与氢气接触面发生自点火与剧烈燃烧,产生显著不同于发动机正常工作情况下的点火与燃烧机制,但随着主流趋于平稳,“激波管流动-燃烧”效应消失,在高总温气流的自点火效应与凹腔后缘的X型激波耦合作用下,火焰稳定在凹腔上游近壁面区的氢气射流尾迹区和凹腔后缘附近的全流场中。通过分析壁面压力分布特征发现,凹腔后缘的X型激波实现了燃烧的强化与火焰的稳定,并获得了最显著的释热压升。这些结果表明高马赫数冲压发动机可利用凹腔后缘X型激波强化燃烧和稳定火焰。 展开更多
关键词 高马赫数 超燃冲压发动机 高焓激波风洞 化学发光光谱诊断 凹腔稳焰
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固体火箭冲压发动机气固两相掺混燃烧过程评价方法
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作者 黄利亚 薛鸿涵 +2 位作者 张家瑞 孟梁 杨和 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1-10,共10页
为了合理地评价固体火箭冲压发动机补燃室内一次燃气/空气掺混燃烧过程,提出一种基于颗粒质量浓度的固体火箭冲压发动机掺混燃烧过程评价方法。建立发动机数值模拟方法并通过了地面试验验证;针对不同工况条件下补燃室掺混燃烧过程,通过... 为了合理地评价固体火箭冲压发动机补燃室内一次燃气/空气掺混燃烧过程,提出一种基于颗粒质量浓度的固体火箭冲压发动机掺混燃烧过程评价方法。建立发动机数值模拟方法并通过了地面试验验证;针对不同工况条件下补燃室掺混燃烧过程,通过数值模拟,分析对比了不同定义方式掺混度与燃烧效率的变化趋势。结果表明,提出的颗粒掺混度与颗粒燃烧效率二者间显示出最大程度的相关性,不同工况下的平均最大信息系数达到了0.9163。一次燃气/空气掺混与燃烧过程体现以下相关性规律:颗粒燃烧效率随颗粒掺混度的增大而增加,当颗粒掺混度超过一定阈值后,颗粒燃烧效率保持相对稳定。最后通过试验验证了该规律。 展开更多
关键词 颗粒掺混度 气固两相 掺混燃烧 固体火箭冲压发动机 燃烧效率
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