超燃冲压发动机新型冷却循环研究v38
超燃冲压发动机新型冷却循环研究
一、立项依据与研究内容
1.立项依据
飞行Ma数大于5的高超声速飞行器是当前研究的一大热点，其关键是突破高温带来的热障问题。超燃冲压发动机作为其推进系统工作于极端的热物理问题(高速、高温、高强度燃烧) 条件下，燃料的燃烧和气动加热均将产生巨大的热载荷，燃烧室内温度可高达3000K以上，壁面热流峰值可高达10-20MW/m2。由于轻质材料难以承受如此恶劣的热环境，超燃冲压发动机稳定运行强烈依赖于可靠的冷却系统。
1.1 再生冷却是提高超燃冲压发动机性能的有效手段
空气冷却效果随来流马赫数增大而下降。随着航空发动机性能的提高，冷却技术扮演着越来越重要的角色[1]。现代航空燃气轮发动机对效率和单位推力不断追求,使得涡轮的进口温度不断提高,多年来在材料方面虽在不断改进,但允许进口温度提高的幅度有限,而在涡轮冷却方面的效果要显著的多[2,3]。用于冷却燃烧室和涡轮叶片的冷却空气取自压气机后部，随着来流马赫数的增大，可用冷却空气的温度将不断提高，冷却效果将下降[4]。
再生冷却是超燃冲压发动机最佳的冷却方式。随着航空发动机飞行速度的不断提高，发动机承受的热负荷越来越大，对冷却技术的依赖性逐渐增强。对于高马赫数飞行的超燃冲压发动机，其内部和外部均充斥着炙热的气体，除燃烧室必须冷却外，进气道同样需要冷却，无法引入外部空气对高温部件进行冷却；采用非燃料之外的其他冷却剂，将带来一定的质量惩罚并增加系统复杂度；出于气动保形等发动机性能方面的考虑，燃烧室等高温区域不宜采用烧蚀型耐高温材料；因此一般认为选用燃料作为冷却剂的再生冷却是最佳的冷却方式[5,6]。
冷却用燃料资源十分有限。再生冷却是指燃料被通入燃烧室燃烧之前，首先被通入到冷却通道，利用燃料自身的热沉对发动机高温壁面进行充分的冷却。燃料作为再生冷却唯一可用的冷却剂，其资源与冷却空气相比将变得十分有限。与同样采用再生冷却的液体火箭发动机不同，超燃冲压发动机燃料流量很小，一般仅为液体火箭发动机的2%左右。
1.2 超燃冲压发动机再生冷却目前面临的困境
1）冷却用燃料因流量大于推进用燃料流量而使得多余部分被抛弃理论分析表明，为了保证对超燃冲压发动机进行充分的冷却，氢燃料超燃冲压发动机冷却用氢燃料流量在飞行马赫数达到10之后将大于恰当化学反应推进用氢燃料流量[7,8]，如图1所示。如果考虑到发动机燃烧需要一定的余气系数，实际推进用燃料流量在降低，而由于壁面温度间的差异和局部高温区的存在，所需的冷却用燃料流量将大幅上升，如计及飞行器冷却，实际对冷却用燃料流量需求将更大，从而使得冷却用燃料和推进用燃料流量达到恰当匹配的飞行Ma数降低。以1998年在俄美联合进行的超燃冲压发动机马赫6.5联合飞行试验为例，发动机采用氢燃料进行冷却，冷却用氢燃料流量大于推进用燃料流量[9]。
除满足推进用燃料用量之外，多余的冷却用燃料只能被抛弃，如计及飞行器冷却则抛弃得更多。多余燃料的携带，必然给超燃冲压发动机带来严重的质量惩罚，发动机推重比也会因此而下降。由于氢燃料密度低，多余燃料的携带将导致需要很大的燃料储箱，使得飞行器的体积庞大[10]。
图1 推进用燃料流量与冷却用燃料流量随来流Ma数的变化
2）有限的低温热源难以满足超燃冲压发动机巨大的冷却要求
从热力学角度，超燃冲压发动机再生冷却属于高温壁面与冷却用燃料之间的直接式热量传递过程，高温壁面可视作高温热源，冷却用燃料可视作低温热源。由于燃料流量小且燃料资源有限，故与一般的热力过程不同，低温热源不可再被认为是无限大热源，而是有限热源。如果在低温热源近乎无限大时，现有再生冷却方法还是比较有效的；而在低温热源有限的前提下，再生冷却这种直接式冷却模式难以达到期望的冷却效果，即有限的低温热源难以满足超燃冲压发动机巨大的冷却要求。
3）超燃冲压发动机性能要求和冷却要求之间出现矛盾
一方面，出于发动机整体重量、体积和推重比等方面的考虑，超燃冲压发动机只能携带有限的燃料，以保证超燃冲压发动机的性能要求；另一方面，为了满足超燃冲压发动机冷却要求，不得不携带多余的燃料。这样超燃冲压发动机性能
要求和冷却要求之间便出现了矛盾。随着飞行马赫数的提高，超燃冲压发动机需要承受的热载荷越来越严重；随着飞行时间的增长，超燃冲压发动机需要携带更多的燃料，这使得二者之间的矛盾变得更加突出。因此，目前在超燃冲压发动机实际应用中，往往不得不牺牲某方面性能，以维持发动机的正常运行。
4）吸热型碳氢燃料仅适用于低马赫数超燃冲压发动机
燃料冷却能力即燃料热沉能力的提高，将有助于缓解这一矛盾。但是氢燃料已被认为是比热最高的燃料，其单位热沉已无提高余地，而碳氢燃料单位热沉要比氢燃料低得多。然而目前国内外关于旨在提高碳氢燃料单位热沉能力的有关吸热型碳氢燃料的研究，仅能在较低马赫数运行范围内缓解这一矛盾，且伴随着碳氢燃料沉积和结焦等新的问题出现。
与直接提高燃料本身热沉能力相比，如能在系统级层面上间接提高燃料热沉，将有可能同时带来代价小和收益大的效果。将燃料饱和热沉通过能量转换的方式降为未饱和热沉，燃料可继续用于二次冷却，燃料热沉能力得到了重复利用，间接提高了燃料热沉能力；也可将高温壁面部分热量以其他方式疏导出去，降低冷却用燃料一次冷却吸热量，燃料处于未饱和热沉状态，可继续用于二次冷却，同样相当于间接提高了燃料热沉能力。
1.3 超燃冲压发动机新型冷却循环的基本思路
高温壁面与低温燃料之间存在着潜在的可用功，未能得到充分利用。再生冷却系统可视为一个有效的能量提供者，通过合理利用这部分可用功，再生冷却系统可为其它系统提供能量，这部分可用功可视作燃料供给等系统潜在的驱动源[11]。
再生冷却过程存在较大不可逆损失。再生冷却是高温壁面与低温燃料之间的大温差传热过程，高温位热能经直接传热转为低温位热能。由熟知的热力学第二定律，大温差传热过程必然引起严重的不可逆损失。
以上的分析表明，再生冷却效果的提高受限于可用资源和燃料物性，能否合理利用现有有限资源并最大程度上发挥燃料潜能，是有可能找到以最小代价提高再生冷却效果有效途径的关键。同时，再生冷却过程中存在的潜在可用功、较大不可逆损失、大幅传热温差和高低温位热能间能量品位的降低，都为寻找提高再生冷却效果的途径提供了可能。
热力循环是一种工作于不同温位之间，利用工质吸放热和作功的能力，实现能量转移和转换的有效热力学过程。由于高温热源和低温热源的存在，通过热力
循环的构造，燃料经热力循环完成吸放热和作功等过程，恰能实现燃料热沉能力的重复利用和冷却用燃料直接吸热量的降低，间接提高燃料的热沉能力，所需的冷却用燃料用量将随之降低。由于改变了原有的大幅温差高低温位热源直接传热过程，循环在不同温位热源之间的能量转化，将有助于大幅减少高温壁面与低温冷却用燃料之间热量传递过程中的不可逆损失，获得更高的热力学完善度。
基于以上思想，我们提出了超燃冲压发动机新型冷却循环的思想：冷却用燃料经吸放热和作功过程，实现燃料热沉能力的重复利用和降低冷却用燃料一次冷却吸热量，冷却用燃料可继续用于二次冷却。超燃冲压发动机冷却循环的提出，使得燃料热沉能力间接得到了提高，降低了冷却用燃料消耗，增强了整体的冷却效果。将有效缓解当前超燃冲压发动机冷却的困境，也将为超燃冲压发动机冷却乃至整个高超声速飞行器热防护研究提供新的思路，同时循环有用功的输出可为飞行器提供持续的能量供应。
1.4 超燃冲压发动机新型冷却循环基本工作分析
为了对超燃冲压发动机新型冷却循环的性能进行初步验证，就冷却循环进行简单的分析如下。再生冷却模式下，设一定质量流量的冷却用燃料吸热量为1Q ；冷却循环模式下，对于相同的吸热量1Q ，在完成一个循环之后，由于部分循环可用功W 的输出，相同流量的冷却用燃料一次冷却最终吸热量仅为2Q ，且有如下关系式成立：
W Q Q +=21 (1) 由于相同流量的冷却用燃料吸收的热量由1Q 下降为2Q ，冷却用燃料热沉能力未得到完全利用，尚未达到饱和热沉状态，仍可用于其他高温壁面冷却之用，实现二次冷却即再冷过程。在理想情况下，冷却用燃料二次冷却仍可吸收热量3Q ，在数值上等于W 。在相同的冷却用燃料流量下，与直接再生冷却相比，冷却循环模式下，通过二次冷却即再冷过程，更多的冷却量被获得，带来了额外的冷却收益。
如果定义新型冷却循环带走的热量与原再生冷却模式带走的热量的比值为冷却系数，其表达式为
1
1Q W Q +=ε (2) 上式表明冷却系数永远是大于1的。
本项目提出的新型冷却循环模式不但可以应用于超燃冲压发动机冷却，也可以推广应用到火箭、卫星等有限低温热源高温壁面主动冷却中。
1.5 国内外研究现状
航空发动机新型热力循环概念的提出和发动机循环结构的变更，是提高航空发动机性能的一条有效途径。变循环、变几何和能量旁路等概念的提出，使得航
空发动机适应更广的应用范围[12]。总能系统的提出和实现化学能与物理能的综合梯级利用，同时注重热力学循环与非热力学系统的结合及其循环创新，是目前工程热力学领域研究的热点[13,14,15,16]，以各种联合循环为代表，其中俄罗斯提出的AJAX超燃冲压发动机属于燃料重整的热回收循环[17]。针对有限热源开展的研究工作也被广泛展开[18,19]。
目前以美国、俄罗斯、法国、德国、澳大利亚和日本等为代表的航天技术发达国家，就超燃冲压发动机冷却的研究重点都放在如何提高燃料的冷却能力上，即提高燃料热沉[20,21]。吸热型碳氢燃料由于化学反应能够提供更高的热沉，且来源广泛、价格低廉等特点，已成为目前各航天大国燃料热沉研究的重点和热点[22]。美国在HyTech计划中开展的GDE系列地面演示实验，目标验证冷却用燃料与推进用燃料的流量匹配性[23]；作为Hyper-X计划的一部份，2004年NASA进行的氢燃料推进的X-43A飞行试验中，发动机采用水作为冷却剂，实现了马赫数9.8的飞行[24]；俄罗斯在AJAX 研究项目中，提出了碳氢蒸汽重整的概念，但AJAX 项目在推进剂循环过程中要消耗大量的水[25]。国内在十五期间，浙江大学、天津大学和中科院力学所等科研单位，在吸热型碳氢燃料的催化裂解方面，也开展了一些理论和实验工作，取得了一定的研究成果[26,27]。
由于主动冷却可用冷却用燃料十分有限，为了能对冷却剂进行最有效充分的利用，主动冷却研究也尝试从各个方面尽可能提高冷却用燃料利用率。1）控制再生主动冷却壁板的使用面积，一方面尽量减少发动机内与燃气接触的壁面面积；同时可在一些可以采用替代冷却方式的地方尽量使用其它冷却方式；也可以辅以其他冷却方式如气膜冷却和发汗冷却等，提高整体冷却效果，减轻再生主动冷却压力[28,29]。2）冷却通道结构和布局的优化设计，为了实现冷却剂的精确配
给，研究了多种冷却通道布局方案：纵向冷却通道分段冷却布局、横向冷却通道布局、多孔层板冷却结构[30,31]。3）强化换热研究，可利用的方法有提高再生冷却通道中的冷却剂流速、肋化传热面、降低室壁热阻、设置人为粗糙度等，在液体火箭发动机再生冷却中已有应用[32,33]。
超燃冲压发动机工作于极端的热物理环境下，再生冷却过程涉及高温高速气流对流传热、相变传热和气热耦合下辐射传热等多种特殊传热问题。近年来传热学的新进展，将为超燃冲压发动机基础理论研究和热结构部件设计优化等提供有力的保障。当前国内外传热学领域的研究，主要集中于极端和复杂条件下对流传热、多场驱动与非线性耦合对流传热、相变界面机理和传热、基于场协同理论[34]等传热强化理论与应用、复杂多相流传热、多场耦合下辐射传热和微/纳米尺度传热学等基础理论和技术的研究[35,36,37,38,39]。
查新和文献检索表明，未见与本项目所提方法类似的文献。当前超燃冲压发动机冷却研究主要集中在简单主动冷却模式的各个方面上，未见有关新型冷却循环模式的研究。
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2.项目的研究内容、研究目标以及拟解决的关键问题
2.1 研究目标
本项目提出了超燃冲压发动机新型冷却循环，以期减少冷却用燃料的消耗，提高在有限低温热源条件下的冷却效果，形成高温壁面冷却的新的开拓性研究方向。通过构造不同的新型冷却循环模式，建立相应的性能评价指标，开展新型冷却循环模式的优化选择研究和冷却循环对超燃冲压发动机性能的影响分析，通过与再生冷却的试验对比研究，进一步揭示冷却循环性能提高的潜力。推广这一新型的冷却循环模式，建立一套可行的冷却循环设计和评价体系。
2.2研究内容和拟解决的关键问题
1）冷却循环构型研究和热力学建模仿真分析
在开展超燃冲压发动机冷却循环机理研究基础上，充分利用超燃冲压发动机现有资源，最大程度上实现与原有其他系统的匹配，构建不同形式的冷却循环，
对循环构型进行深入研究，探讨可能的冷却循环方案，就是否引入新的冷却工质可将冷却循环简单分为闭式循环和开式循环两种。在有限低温热源的前提下，开展循环工质的选择性研究，建立冷却循环热力学评估模型。在不同冷却需求条件下，开展不同冷却循环结构下热力学分析。
2) 冷却循环的评价指标与优化研究
合理的评价指标对于全面客观地评价冷却系统的性能是至关重要的，评价指标是冷却循环的模拟分析和设计优化的基准。结合冷却循环方案设计的一般性要求，初步提出采用冷却系数作为评价指标来评估冷却循环的综合性能，并深入分析冷却循环热力特性参数与评价指标间的关系，揭示热力特性参数对评价指标的影响规律，进而分析冷却循环性能提高幅度和性能极限。在明确独立变量和约束条件的前提下，开展冷却循环的优化研究，获得最佳的冷却循环优化设计方案。3）有限低温热源冷却循环火用分析
有限热源与热阻一样，是实际热力过程固有的不可逆性。分析超燃冲压发动机冷却循环中存在的不可逆因素，建立冷却循环火用分析模型，探索各种不可逆损失对循环性能的影响规律。通过与超燃冲压发动机再生冷却过程相比，通过分析冷却循环降低不可逆损失的程度，揭示冷却循环提高冷却效果的本质和潜力。以减少冷却循环不可逆损失为目标，开展考虑不可逆损失情况下冷却循环性能优化分析。
4）冷却循环对超燃冲压发动机性能的影响特性分析
从热力循环的角度，燃料冷却燃烧室壁面又被注入燃烧室燃烧的能量取出和注入环节，对超燃冲压发动机主循环而言属于回热过程。由于吸热型碳氢燃料在冷却过程中发生了化学吸热反应，故属于化学回热过程。本项目提出的冷却循环改变了回热过程的子过程，因此考虑冷却循环的构建对超燃冲压发动机整体工作性能的影响具有重要的实际意义。建立考虑冷却循环及回热过程的超燃冲压发动机整体性能评估模型，获取考虑冷却循环及回热过程的超燃冲压发动机性能和冷
却循环及回热过程热力参数间的特性关系，以期从发动机循环结构的基本层面上寻找新的思路，进一步揭示发动机性能提高的潜力。
5）冷却循环的试验对比研究
为了进一步验证理论分析的结果，使得优化得出的冷却循环性能特性更加贴近实际运行情况与需求，有必要开展冷却循环与再生冷却过程的试验对比研究。试验台的建立，在验证理论计算结果的基础上，可用于相同加热条件下冷却循环和再生冷却过程的冷却效果对比，也可用于不同冷却循环构型间的性能对比研究。
3.拟采取的研究方案及可行性分析
（包括有关方法、技术路线、实验手段、关键技术等说明）
1）冷却循环模式的构建和基本热力学分析
借鉴地面及空间热动力发电和热电直接转换等技术，筛选出可能的能量取出和转换方式，应用热力学第一定律，开展冷却循环的构型研究。从工质导热性、吸热能力和可压缩性等特性，通过与动力循环及制冷循环常用工质热物性比较分析，开展循环工质选择的研究。基于热力学理论建立冷却循环模型，针对不同来流条件下，计算超燃冲压发动机所需的冷却负荷，开展冷却循环一般性热力学分析研究。
冷却循环与一般的动力循环不同，其目标是如何在有限低温热源情况下实现更大的冷却量，并非追求循环效率和有用功的输出。如选用液氢燃料直接作为循环工质，冷却循环一种可实现模式简介如下：涡轮泵燃料供给系统的液体泵可实现对液氢燃料的高压比增压，氢燃料推动氢涡轮来实现膨胀作功降温过程，实现饱和热沉向未饱和热沉的过渡，通过再冷过程实现深度冷却，提高冷却效果。由于增压、加热和膨胀作功过程，均无需引入新的装置，不会增加系统复杂度，且冷却通道入口氢燃料供应压力与燃烧室内压力有很大压力差，通过多次再冷过程可进一步加大冷却深度。同时如超燃冲压发动机冷却无法引入来流空气冷却之
外，目前涡轮泵燃料供给系统取气同样困难，冷却循环可作为涡轮泵燃料供给等系统的驱动源，实现与超燃冲压发动机原有其他系统很好的匹配。
2) 冷却循环的评价指标与优化研究
结合冷却循环性能要求，借鉴热泵循环制热系数的提出，定义冷却系数的概念并推导得出其基本表达式。建立冷却循环综合性能指标方程，在不同来流条件下，分析评价指标随热力特性参数和环境因素等变化规律，通过分析冷却循环性能提高幅度和性能极限，进一步揭示冷却循环提高超燃冲压发动机冷却效果的潜力。给定设计条件和确定设计变量，设计构筑冷却循环流程结构，以冷却循环冷却系数作为优化目标函数组建优化模型，进行模拟分析和流程及参数综合优化；最后，通过独立变量或流程搜索变动，采用遗传算法等优化算法开展交叉迭代优化，获得最佳的冷却循环优化设计方案和参数。
3）有限低温热源冷却循环火用分析
综合考虑有限低温热源、热阻、热漏和循环内不可逆性等主要不可逆因素以及传热规律对循环性能的影响，建立冷却循环效率分析模型，并推导冷却循环冷却量、火用效率和冷却系数间的关系。针对不同来流条件，利用数值算例分析各种不可逆损失对冷却循环性能的影响规律，给出确定冷却循环中不可逆火用损失的方法，从而减少可避免的火用损失，以循环火用效率为优化指标，进一步改进循环设计方案及参数和提高冷却循环的火用效率。
4）冷却循环对超燃冲压发动机性能的影响特性分析
首先，建立考虑真实燃气效应的超燃冲压发动机主循环模型，再建立考虑冷却循环和回热过程的超燃冲压发动机整体性能评估模型。在不同飞行条件下，采用Thrust work potential性能评估方法，推导冷却循环热力参数与超燃冲压发动机性能参数如效率、比冲和耗油率等的关系式，分析冷却循环再冷深度等热力参数对超燃冲压发动机性能参数的影响规律，寻找到影响发动机性能主要原因。从改进冷却循环热力过程及热力参数和回热度等方面，来进一步提高超燃冲压发动机整体性能。
5）冷却循环的试验对比研究
利用超燃冲压发动机冷却循环性能优化分析得到的系统特性参数和最佳的循环方案，构建超燃冲压发动机冷却循环原理性验证试验台，采用电加热试验系统。在不同的加热条件下，验证超燃冲压发动机冷却循环的性能。在相同的加热
条件下，通过与再生冷却过程进行试验对比，进一步揭示和验证冷却循环提高冷却效果的潜力。
4. 本项目的特色与创新之处
本项目首次独创性地提出了超燃冲压发动机新型冷却循环，循环的提出显著降低了冷却过程中的不可逆损失。燃料经冷却循环完成吸放热和作功等过程，实现了燃料热沉能力的重复利用和冷却用燃料直接吸热量的降低，间接提高燃料的热沉能力，减少了冷却用燃料消耗，提高了整体冷却效果。本项目研究具有积极的科学意义和实际的工程背景，最终为高超声速飞行器研究领域提供一项具有我国自主知识产权的新型冷却技术。这一新型循环模式不但可以应用于超燃冲压发动机，也可以应用于低温热源有限的其它领域高温壁面主动冷却。
摘要400字：
超燃冲压发动机工作于极端的热物理条件下，其稳定运行强烈依赖于可靠的再生冷却系统。燃料作为再生冷却唯一可用的冷却剂，其资源与其他航空发动机所用冷却空气相比将变得十分有限。为了能够合理利用现有有限资源并最大程度上发挥燃料潜能，本项目首次独创性地提出了一种有限低温热源超燃冲压发动机新型冷却循环模式，通过间接提高燃料热沉能力，通过再冷过程实现深度冷却，减少了冷却用燃料消耗，增强了整体的冷却效果。本项目的提出将有效缓解当前超燃冲压发动机冷却的困境，也将为超燃冲压发动机冷却乃至整个高超声速飞行器热防护研究提供新的思路。本项目研究具有积极的科学意义和实际的工程背景，主要开展冷却循环的构型、循环性能分析及优化、评价指标及发动机性能影
响分析和实验对比研究，以期成为高超声速飞行器研究领域一项具有我国自主知识产权的新型冷却技术。冷却循环研究思路也可应用于低温热源有限的其它领域高温壁面主动冷却。
关键词：
超燃冲压发动机再生冷却冷却循环有限低温热源燃料热沉
5. 年度研究计划及预期研究结果
（包括拟组织的重要学术交流活动、国际合作与交流计划等）
2008年确定可能的能量取出和转换方式，完成各种冷却循环构型的初步设计。选定闭式冷却循环工质，建立冷却循环模型，计算不同来流条件下发动机所需冷却负荷，开展冷却循环一般性热力学分析研究。定义并推导冷却系数的表达式，建立冷却循环综合性能指标方程，分析评价指标随热力特性参数和环境因素等变化规律。确定设计条件和设计变量，建立以冷却系数作为优化目标函数的优化模型，进行模拟分析和流程及参数综合优化；开展冷却循环优化设计方案和参数研究。
2009 年建立冷却循环火用效率分析模型，分析各种不可逆损失对冷却循环性能的影响规律，完成循环设计方案及参数的进一步优化。建立考虑冷却循环和回热过程的超燃冲压发动机整体性能评估模型，获取冷却循环热力参数对超燃冲压发动机性能的影响规律。
2010 年试验模拟超燃冲压发动机不同加热条件，开展冷却循环与再生冷却之间和不同冷却循环之间的试验对比研究。分析试验得到的结果，与理论分析结果进行对比，通过理论计算和试验研究的结合，给出一套超燃冲压发动机冷却循环设计方法和评价体系。
二研究基础与工作条件
1.工作基础
本课题组承担了国防基础科研重点项目《超燃冲压发动机热防护结构的多场耦合及控制技术研究》、自然科学基金《超声速燃烧高热流壁面的局部热流自适
应控制研究》（No.）和《高超推进新概念:MHD-Arc-Ramjet联合循环》（No.50306003）的研究以及863项目《超燃冲压发动机总体方案研究》( 2002AA723011，航天科工集团牵头)，对超燃冲压发动机的热防护结构、高热流壁面的强化换热、发动机动力循环方面，以及发动机的控制系统和燃油供给系统部分的研究工作，已经积累了双模态超燃冲压发动机的模型结构、特性计算方法、计算数据和试验数据等大量相关的资料、数据和软件程序。本课题组承担了863项目《磁等离子体化学发动机研究》(2002AA722105)和国防基础研究计划项目《超燃冲压发动机一体化非线性控制的微分几何方法》(No.J1400D001)。课题组承担了航天科工集团《超燃冲压发动机试车台自动化改造》、《冲压发动机涡轮泵动态特性仿真》、《弹用发动机数字控制系统鲁棒性设计》项目。
2.工作条件
申请者是哈尔滨工业大学高超声速研究团队主要成员，学校已经投资建设超燃冲压发动机直联式试验台，本项目的部分试验可以在这一试验台上进行。申请者参加了《超燃冲压发动机热防护结构的多场耦合及控制技术研究》、自然科学基金《超声速燃烧高热流壁面的局部热流自适应控制研究》、863项目《超燃冲压发动机控制系统和燃油供给系统》、航天科工集团《超燃冲压发动机直连式试验台自动化改造》项目，已经积累了超燃冲压发动机的模型结构、试验数据等大量相关的资料、数据，可用来验证和改进模型。
完成本项目需要高效快速的计算设备及性能可靠的应用软件。目前已经具备一套中等性能的并行计算机系统和多台PC机，可以满足基本计算的要求。有七套并行空气动力学计算软件FLUENT和MATLAB动态仿真系统，可用来进行系统建模和仿真计算。
3.申请人简历
（1）学历和研究工作简历
周伟星，1995年7月毕业于哈尔滨工业大学热能工程专业，同年9月在哈
尔滨工程大学热能工程专业任教，2000年获哈尔滨工程大学热能工程专业工学硕士学位，2001年9月至2005年3月国家公派到莫斯科航空学院飞行器发动机系攻读副博士学位，2005年10月作为副教授留哈尔滨工业大学任教。
一直从事与热能工程相关的能源工程，换热器设计，发动机原理与结构方面的教学与科研。参与研究九五国防预研课题“超速射小口径自动机原理及效力和力传递研究”；航天机电集团“固体火箭发动机羽流场的数值模拟”；在莫斯科期间，进行工程喷管附面层热交换的计算模型的博士论文研究，并参与地球轨道单级多次往返运载飞行器的设计和应用效率的研究等。
自2006年开始从事超燃冲压发动机热防护方面的工作，作为主要研究人员参加了国防基础科研重点项目“超燃冲压发动机热防护结构的多场耦合及控制技术研究”；作为主要成员参加了2007年国家自然基金项目“超声速燃烧高热流壁面的局部热流自适应控制研究”。
（2）近期发表的与本项目有关的主要论著目录和获奖情况
1.周伟星,薛若军,罗振群.自身能源转炮管自动机内流场三维数值计算方法
研究.哈尔滨工程大学学报.2001,22(3): 37~41.
2.Сергиенко А.А., Чжоу Вэйсин(周伟星). Трение и теплообмен в
реактивных соплах и в трубопроводах с шероховатой поверхностью // Международная научно - техническая конференция ?Проблемы и перспективы развития двигателестроения?. Тезисы доклады，с.166;
Вестник. часть 2, с.372-377;- Самара, 2003 г.
3.Чжоу Вэйсин(周伟星), Сергиенко А.А. ?Гидравлическое сопротивление
и теплообмен на шероховатой поверхности?. ?Авиационная техника?. № 4, 2004 г. c 49-51.
4.Сергиенко А.А., Чжоу Вэйсин(周伟星),“Транспортная космическая
система Земля-Орбита”。?Авиационная техника?. № 2, 2005 г.
5.Zhou Weixing, Alexander A. Sergienko, “Expendable and reusable systems
for earth-to-orbit transportation”，55th International Astronautical Congress.
IAC-04-V.P.06, 2004.收录于CSA剑桥科学文摘
（3）在本项目中的研究工作分工
周伟星负责项目全面工作。
4.承担科研项目情况
5.完成自然科学基金项目情况三经费申请说明
四其他附件清单
发动机冷却液的循环路线资料
汽车运用与维修专业教案 2015 /2016 第 二 学期 课程名称：发动机构造与拆装（一） 班级：交通运输103班 组员：甘天祥 马怀霞 潘园园 题目：第十章 发动机冷却系 A :冷却系组成与冷却过程 第 十一 周 本讲教学目标： 知识点 ·冷却系的功用与分类 ·水冷系的组成 ·水冷系的冷却过程 能力点： ·正确理解冷却系的功用与分类 ·正确掌握水冷系的冷却过程 本讲主要内容： ·冷却系的功用 ·冷却系的类型 ·水冷系的组成与水路循环 ·冷却液 本讲教学要求及适合专业： ·启发分析冷却系的功用 ·对比分析冷却系的类型 ·重点讲解水冷系的组成与水路循环 教学重点： ·水冷系的组成与水路循环 教学难点： ·水冷系的组成与水路循环 教学方法及手段：导入、启发分析、简要分析、对比分析、重点介绍、归纳小结、多媒体
简要分析： ·要求学生理解发动机过热、过冷的危害及发动机冷却系的功用1．冷却系的功用 （1）发动机过热、过冷的危害 1）发动机过热的危害 ·充气效率低，早燃和爆燃易发生，发动机功率下降 ·运动机件易损坏 ·润滑油粘度减小、润滑油膜易破裂加剧零件磨损 2）发动机过冷的危害 ·燃烧困难，功率低及油耗高 ·润滑油粘度增大，零件磨损 ·燃油凝结而流入曲轴箱，增加油耗，且机油变稀，从而导致功率下降，磨损增加 （2）冷却系功用 ·使发动机得到适度冷却，防止发动机过冷、过热 ·以保证发动机在正常的温度范围内工作 对比分析： ·要求学生理解风冷却系统组成、原理及特点 图10-1：风冷却系统2．冷却系的分类 （1）风冷却系统（图10-1） ·冷却介质是空气，利用气流使散热片的热量散到大气中 ·组成：风扇、导流罩、散热片、气缸导流罩、分流板。 ·工作情况：缸体、缸盖均布置了散热片，气缸、缸盖都是单独铸造，然后组装到一起，缸盖最热，采用铝合金铸造，且散热片比较长，为了加强冷却，保证冷却均匀，装有导流罩、分流板 ·分类：采用一个风扇时，装在发动机前方中间位置；采用两个风扇时，分别装在左右两列汽缸前端。 ·特点：结构简单、质量较小、升温较快、经济性好。难以调节，消耗功率大、工作燥声大。
工业循环冷却水处理系统
工业循环冷却水处理系统 一、概述 循环冷却水在使用之後，水中的Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-等离子，溶解固体和悬浮物相应增加，空气中污染物如灰尘、杂物、可溶性气体以及换热器物料泄露等，均可进入循环冷却水，使循环冷却水系统中的设备和管道腐蚀、结垢，造成换热器传热效率降低，过水断面减少，甚至使设备管道腐蚀穿孔。 循环冷却水系统中结垢、腐蚀和微生物繁殖是相互关联的，污垢和微生物粘泥可以引起垢下腐蚀，而腐蚀产品又形成污垢，要解决循环冷却水系统中的这些问题，必须进行综合治理。 采用水质稳定技术，用物理与化学处理相结合的办法控制和改善水质，使循环冷却水系统中的腐蚀、结垢、生物污垢得到有效的解决，从而取得节水、节能的良好效益。臭氧产品已在国内电子、电力、饮料、制药行业广泛应用，质量达到国外同行业90年代水平。投入产出比的可比效益为：1：2-1：10以上，节约能源，提高设备使用效率，延长设备的使用寿命和运行的安全性，减少环境污染。 臭氧可以作为唯一的处理药剂来替代其它的处理冷却水处理剂，它能阻垢、缓蚀、杀菌、能使冷却水系统在高浓缩倍数甚至在零排污下运行，从而节水节能，保护水资源；同时，臭氧冷却水处理不存在任何环境污染。国外应用臭氧进行循环水处理已经取得了成功，而我国在这个领域却是空白。 二、系统工艺 循环水冷却通常分为密闭式循环水冷却系统和敞开式循环水冷却系统。密闭式循环水冷却系统中，水是密闭循环的，水的冷却不与空气直接接触。敞开式循环水冷却系统，水的冷却需要与空气直接接触，根据水与空气接触方式的不同，可分为水面冷却、喷水冷却池冷却和冷却塔冷却等。 敞开式循环水冷却系统可分为以下3类： 1.压力回流式循环冷却系统 此种循环水系统一般水质不受污染，仅补充在循环使用过程中损失的少量水量。补充水可流入冷水池，也可流入冷却构筑物下部。冷水池也可设在冷却塔下面，与集水池合并。 补充水→ 冷水池→ 循环泵房→生产车间或冷却设备→冷却塔 压力回流式循环冷却系统
冷却系统的循环
冷却系统的循环 汽车发动机的冷却系为强制循环水冷系，即利用水泵提高冷却液的压力，强制冷却液在发动机中循环流动。冷却系主要由水泵、散热器、冷却风扇、补偿水箱、节温器、发动机机体和气缸盖中的水套以及附属装置等组成。在冷却系统中，其实有两个散热循环：一个是冷却发动机的主循环，另一个是车内取暖循环。这两个循环都以发动机为中心，使用是同一冷却液。 一、冷却发动机的主循环 主循环中包括了两种工作循环，即“冷车循环”和“正常循环”。冷车着车后，发动机在渐渐升温，冷却液的温度还无法打开系统中的节温器，此时的冷却液只是经过水泵在发动机内进行“冷车循环”，目的是使发动机尽快地达到正常工作温度。随着发动机的温度，冷却液温度升到了节温器的开启温度(通常这温度在80℃后)，冷却循环开始了“正常循环”。这时候的冷却液从发动机出来，经过车前端的散热器，散热后，再经水泵进入发动机。 二、车内取暖的循环 这是一个取暖循环，但对于发动机来说，它同样是一个发动机的冷却循环。冷却液经过车内的采暖装置，将冷却液的热量送入车内，然后回到发动机。有一点不同的是：取暖循环不受节温器的控制，只要打开暖气，这循环就开始进行，不管冷却液是冷的、还是热的。 冷却系统部件分析 在整个冷却系统中，冷却介质是冷却液，主要零部件有节温器、水泵、水泵皮带、散热器、散热风扇、水温感应器、蓄液罐、采暖装置(类似散热器)。 1)冷却液 冷却液又称防冻液，是由防冻添加剂及防止金属产生锈蚀的添加剂和水组成的液体。它需要具有防冻性，防蚀性，热传导性和不变质的性能。现在经常使用乙二醇为主要成分，加有防腐蚀添加及水的防冻液。 2)节温器 从介绍冷却循环时，可以看出节温器是决定走“冷车循环”，还是“正常循环”的。节温器在80℃后开启，95℃时开度最大。节温器不能关闭，会使循环从开始就进入“正常循环”，这样就造成发动机不能尽快达到或无法达到正常温度。节温器不能开启或开启不灵活，会使冷却液无法经过散热器循环，造成温度过高，或时高时正常。如果因节温器不能开启而引起过热时，散热器上下两水管的温度和压力会有所不同。 3)水泵 水泵的作用是对冷却液加压，保证其在冷却系中循环流动。水泵的故障通常为水封的损坏造成漏液，轴承毛病使转动不正常或出声。在出现发动机过热现象时，最先应该注意的是水泵皮带，检查皮带是否断裂或松动。 4)散热器
冷却循环水处理方案
北京东方君悦大酒店循环冷却水处理方案 诚信绿洲 2016年12月
4.3 技术介绍 A）、不含重金属（Cr等），不以磷为基础的阻垢剂，排污水不造成公害，符合环境保护法规，可节省排污处理费用，并免除处理之麻烦。 B）、媲美铬酸盐法的防蚀效果。 C）、药品中所含之专用分散剂，克服了传统冷却水处理所常发生之结垢问题，碳酸钙阻垢能力达1200ppm。 D）、适合于循环水高倍浓缩操作，因此可节省水费及总操作费用。 我司处理方案分三部份，兹分别说明于后： a．结垢抑制 b．腐蚀抑制 c．微生物抑制 （A）结垢抑制 我司最新专用分散剂，可防止冷却水系统产生结垢物，甚至水中钙硬度高达1200ppm，亦有优异之分散作用，保持热传金属表面无结垢之虞，高浓缩情况排污水量减少，并产生下列优点： a. 降低成本：1、用水量减少。 2、用药量节省。 减废功能：水资源充分利用。 附带效益：因本处理方案可适应极差的水质，当补充水质较差时，本处理方案亦能有效因应，从而避免因水质变差导致停机或减量生产。 （B）腐蚀抑制 碳钢腐蚀抑制通常以无机磷酸盐作为阳极及阴极保护，形成坚韧之r-Fe2O3钝化保护膜，避免铁金属游离失去电子，有效抑制铁 材质腐蚀 Fe Fe2++2e- 另外，冷却水中磷酸钙及碳酸钙在阴极高pH位置形成覆盖性保护膜，避免水中O2来接受电子，阻止阴极半反应的发生，腐蚀问题将可彻底抑制 1/2O2+H2O+2e- 2OH- 如图所示 Fe + o-PO4(p-PO4) → r-Fe2O3 ANODIC ANODIC PASSVATION Ca + p-PO4→ Ca-p-PO4↓ CATHONIC
超燃冲压发动机的热防护技术
中国矿业大学电力工程学院 制冷设备技术进展报告 姓名： 班级： 学号：
超燃冲压发动机的热防护技术 摘要热防护技术是发展高超音速的关键技术之一。本文综合近年来高超音速飞行器中发动机的冷却方式的进展，对超燃冲压发动机的热防护技术进行简单介绍，并对未来有应用趋势的技术简述。 关键字：超燃冲压再生冷却闭式循环 飞行速度超过5倍声音速度的叫做“高超声速飞行器”[1]。高超声速飞行器有两大类，一类是在稠密大气层中较长时间飞行的“高超声速巡航飞行器”，主要有目前尚在研究发展阶段的，以超声速燃烧冲压发动机为动力的“空天飞机”和“高超声速巡航导弹”等；另一类是由火箭发动机发射到外层空间再返回地球的“再入航天器”(包括弹道式中远程导弹弹头，返回式卫星，宇宙飞船和航天飞机等)。 超燃冲压发动机是高超声速飞行的理想动力装置，结构简单、质量轻、成本低、易维护、超声速飞行时性能好，具有高比冲、高速度和大巡航推力的特性，适宜在大气层或跨大气层中长时间超声速或高超声速动力续航飞行[2]。但是由于其工作环境极其恶劣，一般在高马赫数下飞行，飞行过程中高温空气不断向壁面传热，为了保证发动机长时间安全正常运行，维持适宜的电子元器件工作环境，所以研究超燃冲压发动机的热防护技术十分必要[3]。 超燃冲压发动机的热防护技术按原理和冷却方式分为三种：被动式、半被动式和主动式。被动式是指采用轻质的耐烧蚀隔热材料对冷却结构进行热防护，热量被吸收或者是直接辐射出去；主动式是指利用低温冷却介质进行防护，全部热量或绝大部分被工作介质带走，主要包括发散冷却、对流冷却和气膜冷却；半被动式是指大部分热量由工作流体带走，主要有两种结构方式，热管理结构和烧蚀结构。 被动式涉及的防护与材料联系及其密切，局限性就是防护时间不宜过长，不涉及我们制冷原理。半被动式适用于高热流长时间使用要求，有图1，热量被工作介质由高温区传至低温区，通过对流和辐射进行冷却放热。 图1 1.主动式： 主动式中对流冷却方式应用于主体发动机喷管，如图2所示，主要是通过热量传递给冷却介质、冷却介质受热带走热量而达到冷却效果的。
中国超燃冲压发动机研究回顾
2008年8月第29卷 第4期 推 进 技 术 J OURNAL OF PRO PUL SI ON TECHNOLOGY Aug 2008 V ol 29 No 4 中国超燃冲压发动机研究回顾 * 刘兴洲 (北京动力机械研究所,北京100074) 摘 要:回顾了中国近年来在超燃冲压发动机领域的研究进展。首先是高超声速进气道的研究进展,包括高超声速进气道中激波与附面层干扰、起动和再起动、隔离段、进气道附面层抽吸、进气道通道内外压缩比、侧压式进气道、Buse m ann 进气道等。其次是超声速燃烧方面的研究及模型超燃冲压发动机研究。最后对研究工作进行了评述。 关键词:超燃冲压发动机;高超声速进气道;超声速燃烧;超燃冲压发动机试验 中图分类号:V 235 21 文献标识码:A 文章编号:1001 4055(2008)04 0385 11 * 收稿日期: 2008 01 09;修订日期:2008 03 06。 作者简介:刘兴洲(1933 ),男,工程院院士,研究领域为冲压发动机设计。 Revie w of scra m jet researc h i n Chi na LI U X i n g zhou (Be iji ng P o w er M ach i nery R esearch Inst .,Be iji ng 100074,China) Abstrac t : The scra m j e t research i n Chi na i n recent years i s rev ie w ed .F irstl y , stud i es for hyperson ic i n lets are re v ie w ed ,i nc l udi ng i ssues re lated to i nteracti on bet w een boundary and sho ck w av e i n hype rson i c i n l et ,unstarting /restarti ng phenom ena ,iso l a t o r ,boundary b l eeding f o r hypersonic inlet ,interna l/ex terna l compression rati o for inlet ,inlets w i th si dewa ll compression ,etc ..Second l y ,supe rson i c co m bustion research i s rev ie w ed .T hen ,i nvestigati on for scra m j e t eng i ne mode l is su mm ar i zed .F i na lly ,so m e co mments on the research wo rks a re g i ven . K ey word s : Scra m jet ;H yperson ic inlet ;Supersonic co m bustion ;Scra m jet test . 1 引 言 在中国的一些研究机构和高等学校进行了超燃冲压发动机的基础研究和模型超燃冲压发动机的研究。本文对中国在高超声速进气道、超声速燃烧和模型超燃冲压发动机研究等方面的工作作一简要回顾。 2 高超声速进气道的研究 2 1 激波/附面层干扰 通过求解二维N S 方程[1,2] ,对高超声速流中的激波/附面层干扰进行了数值研究,给出了入射斜激波在平直壁面引起湍流附面层分离的流动特征、分离点的反射激波、分离包引起的膨胀扇以及再附点的反射激波.计算的壁面压力分布与试验值吻合较好(见图1、图2)。 在三维管内激波/湍流附面层干扰流场的数值模拟中,对两方程湍流模型进行了可压缩性修正,计 F i g .1 M ach nu m ber d istribution in shock / boundary layer in teract i on area 算和试验结果比较表明,这一方法可以较准确地预测三维激波/湍流附面层干扰流动中激波结构和流动分离的基本特征。这些工作加深了对复杂流动现象的理解。 2 2 进气道的起动和再起动 对高超声速侧压式进气道模型不起动特性和再
超燃冲压发动机
超燃冲压发动机科技名词定义 中文名称：超燃冲压发动机英文名称：scramjet engine 定义：燃料在超声速气流中进行燃烧的冲压发动机。应用学科：航空科技（一级学科）；推进技术与航空动力装置（二级学科）以上内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布 百科名片超燃冲压发动机超声速燃烧冲压式发动机，它简称超燃冲压发动机，可以在攀升过程中从大气里攫取氧气。放弃携带氧化剂，从飞行中获取氧气，节省重量，就意味着在消耗相同质量推进剂的条件下，超燃冲压发动机能够产生4倍于火箭的推力。 目录 概况简介 发展历史 主要特点 航空航天中的运用 主要类型双模态冲压发动机 双燃烧室冲压发动机 超燃组合发动机 超燃冲压发动机关健技术燃料的喷射、掺混、点火 燃烧室的设计 一体化设计 耐高温材料和吸热燃料 火焰保持器 热平衡 燃料的喷射 火焰特性描述 国内外研究现状及发展趋势俄罗斯 美国 法国 其他国家 发展趋势 发动机原理及工作过程超燃冲压发动机原理 展开概况简介 超燃冲压发动机是指燃料在超声速气流中进行燃烧的冲压发动机。在采用碳氢燃料时，超燃冲压发动机的飞行M数在8以下，当使用液氢燃料时，其飞行M数可达到6~25。超声速或高超声速气流在进气道扩压到位置4的较低超声速，然后燃料从壁面和/或气流中的突出物喷入，在超声速燃烧室中与空气混合并燃烧，最后，燃烧后的气体经扩张型的喷管排出。美国超然发动机 高超声速飞行器（飞行M数超过声速5倍的有翼和无翼飞行器）是未来军民用航空器的战略发展方向，被称为继螺旋桨、涡轮喷气推进飞行器之后航空史上的第三次革命。超燃冲压发动机是实现高超声速飞行器的首要关键技术，是目前世界各国竞相发展的热点领域之一。目前，国外发展较多的超燃冲压发动机包括亚燃/超燃双模态冲压发动机和亚燃/超燃双燃烧室冲压发动机。亚燃/超燃双模态冲压发动机是指发动机可以亚燃和超燃冲压两种模式工作的发动机。当发动机飞行M数大于6时，实现超音速燃烧，当马赫数低于6时。
循环冷却水系统水处理(必要性)
循环冷却水系统水处理 一、水处理的必要性 循环冷却水系统主要由冷却塔、循环泵、管道及管道过滤器、阀门等组成。以上系统主要设备材质有铁。循环冷却水在运行过程中，随着水的不断浓缩和通过空气与周围环境大量接触不可避免地产生腐蚀、结垢和微生物粘泥这三大障碍，造成设备和管道的腐蚀、结垢，使用寿命缩短，传热阻力增加，换热效率降低，甚至造成设备和管道堵塞及损坏，直至影响系统的正常运行及产品的合格率。循环冷却水水处理的目的为解决腐蚀、结垢和微生物粘泥这三个障碍，避免上述问题的产生。 对循环水进行水质稳定处理，能解决系统中存在的腐蚀、结垢、污泥、菌藻繁殖等问题。使设备寿命延长，维修费用减少，能耗下降保证系统正常运转。 据日本1981年的建设白皮书所记载的设备器材耐用年限比较结果为,未经 水处理的循环水系统设备的耐用年限要比经过预防处理（如加药处理）的循环水系统设备的耐用年限缩短一半左右。另外，每附着0.15mm垢泥，电费增加10％。再从换热效果看，达到同样的换热效果，加药处理比未加药处理传热效果要高6. 4倍。因此对循环水进行水质稳定处理，其经济效益是相当显著的。 表1.水垢厚度与过量能源消耗关系一览表 表2.加药处理与未加药处理的效果比较
二、水处理方案依据 1. 甲方提供的循环水系统的基本资料； 2. 中华人民共和国国家标准。 1）《工业循环冷却水处理设计规范》GB50050－95。 2）《中华人民共和国化工行业标准工业设备化学清洗质量标准》HG/T 2387-92 3）《中华人民共和国污水综合排放标准》GB8978-1996。 4）《水与废水的测试标准》GB-5750-1995. 3. 水处理原则 1)本方案以上海恩梯恩精密机电有限公司循环冷却水补充水（市政自来水） 为水源，以此作为循环水水质稳定处理的依据。 2)循环水水质稳定处理后的水质参照《工业循环冷却水水处理设计规范》 GB50050－95 及《宾馆饭店空调用水及冷却水水质标准》DB31/T143－94。 3) 经处理过的循环水的排放均不对环境产生污染。 三、水处理的技术服务内容 1. 提供水处理的各类所需化学品； 2. 对现有的系统提出改进建议； 3. 提供日常处理技术服务及日常水质分析； 4．调试并改造原自动加药自动排污装置并保证其正常运行。
2004 国外超燃冲压发动机技术的发展-胡晓煜
国外超燃冲压发动机技术的发展 2004-10-25 高超声速飞行器（飞行M数超过声速5倍的有翼和无翼飞行器）是未来军民用航空器的战略发展方向，被称为继螺旋桨、涡轮喷气推进飞行器之后航空史上的第三次革命。超燃冲压发动机是实现高超声速飞行器的首要关键技术，是目前世界各国竞相发展的热点领域之一。 国外超燃冲压发动机技术的发展已有50多年的历史。20世纪90年代，超燃冲压发动机技术取得了重大突破，目前已从概念和原理探索阶段进入了以飞行器为应用背景的先期技术开发阶段。预计，到2010年，以超燃冲压发动机为动力的高超声速巡航导弹将问世。到2025年，以超燃冲压发动机为动力的高超声速轰炸机和空天飞机将有可能投入使用。 本文将首先介绍超燃冲压发动机的基本概念、主要类型和性能特点，然后对各国超燃冲压发动机技术的研究进展和研究计划进行介绍，最后指出发展超燃冲压发动机的关键技术。 超燃冲压发动机的基本概念与主要特点 超燃冲压发动机是指燃料在超声速气流中进行燃烧的冲压发动机。在采用碳氢燃料时，超燃冲压发动机的飞 行M数在8以下，当使用液氢燃料时，其飞行M数可达到6~25。超声速或高超声速气流在进气道被扩压到较低超声速，然后燃料从壁面和/或气流中的突出物喷入，在超声速燃烧室中与空气混合并燃烧，最后，燃烧后的气体经扩张型的喷管排出。 超燃冲压发动机具有结构简单、重量轻、成本低、比冲（单位质量流量推进剂产生的推力）高和速度快的优点。与火箭发动机相比，超燃冲压发动机无需携带氧化剂，因此，有效载荷更大，适用于高超声速巡航导弹、高超声速航空器、跨大气层飞行器、可重复使用的空间发射器和单级入轨空天飞机的动力。 超燃冲压发动机的主要类型 经过多年的发展，国外已研究设计过多种超燃冲压发动机的方案。主要包括普通超燃冲压发动机、亚燃/超燃双模态冲压发动机、亚燃/超燃双燃烧室冲压发动机、吸气式预燃室超燃冲压发动机、引射超燃冲压发动机、整体式火箭液体超燃冲压发动机、固体双模态冲压发动机和超燃组合发动机等。其中，双模态冲压发动机和双燃烧室冲压发动机是研究最多的两种类型。 （1）亚燃/超燃双模态冲压发动机 亚燃/超燃双模态冲压发动机是指发动机可以亚燃和超燃冲压两种模式工作的发动机。当发动机的飞行M数低于6时，在超燃冲压发动机的进气道内产生正激波，实现亚声速燃烧；当M数大于6时，实现超声速燃烧，使超燃冲压发动机的M数下限降到3，扩展了超燃冲压发动机的工作范围。 目前，美国、俄罗斯都研究了这种类型的发动机，俄罗斯多次飞行试验的超燃冲压发动机就是这种类型的发动机。NASA即将进行飞行试验的也是这种类型的发动机。这种超燃冲压发动机可用于高超声速的巡航导弹、无人驾驶飞机和有人驾驶飞机。 （2）亚燃/超燃双燃烧室冲压发动机 对于采用碳氢燃料的超燃冲压发动机来说，当发动机在M3~4.5范围工作时，会发生燃料不易着火的问题。为解决这一问题，人们提出了亚燃/超燃双燃烧室冲压发动机概念。这种发动机的进气道分为两部分：一部分引导部分来流进入亚声速燃烧室，另一部分引导其余来流进入超声速燃烧室。突扩的亚声速燃烧室起超燃燃烧室点火源的作用，使低M数下燃料的热量得以有效释放。由于亚燃预燃室以富油方式工作，不存在亚燃冲压在贫油条件下的燃烧室-进气道不稳定性。这种方案技术风险小，发展费用较低，较适合巡航导弹这样的一次性使用的飞行器。目前，掌握该技术的主要是美国霍布金斯大学的应用物理实验室。 （3）超燃组合发动机
发动机冷却系统
第9章发动机冷却系统 本章重点： 1、冷却系的功用、分类、组成 2、冷却系主要机件的结构和工作原理 本章难点： 1、强制循环式水冷系统中冷却液的循环路径 2、通过改变流经散热器的冷却液流量和改变空气流量来调节冷却系统冷却强度的方法 本章基本要求： 1、掌握冷却系的功用、分类、组成 2、掌握冷却系主要机件的结构和工作原理 3、了解通过改变流经散热器的冷却液流量和改变空气流量来调节冷却系统冷却强度的方法。 9.1 概述 一、冷却系统的功用与分类 发动机冷却系统的功用是使发动机在所有工况下都保持在适当的温度范围内。对水冷式发动机，气缸体水套中适宜的温度为80～90℃；对风冷式发动机，气缸壁适宜的温度为150～180℃。 发动机所采用的冷却方式分为水冷式和风冷式两种。以冷却液为冷却介质冷却发动机的高温零件，然后再将热量传给空气的冷却系统称为水冷系统；以空气为冷却介质的冷却系统称风冷系统。 二、强制循环式水冷却系统的组成及水循环路径 目前在汽车发动机上应用最普遍的强制循环式水冷却系统是利用水泵提高冷却液的压力，强制冷却液在冷却系统中循环流动。强制循环式水冷却系统的组成及水循环路径如图9.1所示。 通常，冷却液在冷却系统内的循环流动路线有两条，一条为小循环，另一条为大循环。所谓大循环是水温高时，冷却液全部经过散热器而进行的循环流动；而小循环就是水温低时，冷却液不经过散 热器而进行的循环流动，从而使水温很快升高。冷却液是进行大循环还是小循环，由节温器来控制。
在水冷系统中，不设水泵，仅利用冷却液的密度随温度而变化的性质，产生自然对流来实现冷却液循环的水冷却系统，称为自然循环式水冷系统。这种水冷却系统的循环强度小，不易保证发动机有足够的冷却强度，因而目前只有少数小排量的汽车发动机在使用。
空调冷却循环水系统设计
空调冷却循环水系统设计 民用建筑空调冷却循环水系统相对于工业冷却循环水系统，设计具有一些特点：循环水量较小，设备为定型产品，水质要求较低，季节性运转等。加上民用建筑设计周期短，设计人员往往根据以往的经验，形成定式思维，对一些具体的细节问题，关注不够，造成冷却水系统水温降不下来，系统能耗过大，运转操作不便等问题。该文针对冷却循环水系统经常出现的问题，谈谈自己的设计体会，旨在引起大家的进一步讨论，达到共同认识共同提高的目的。 一、冷却循环水系统设备的合理选型 1．设计基础资料 为保证冷却塔的冷却效果，必须注重气象参数的收集，气象参数应包括空气干球温度θ（℃），空气湿球温度τ（℃），大气压力P(104Pa)，夏季主导风向，风速或风压，冬季最低气温等。 根据《采暖通风与空气调节设计规范》和《建筑给水排水设计规范》，冷却塔设计计算所选用的空气干球温度和湿球温度，应与所服务的空调等系统的设计空气干球温度和湿球温度相吻合，应采用历年平均不保证50小时的干球温度和湿球温度。 2、冷却循环水量确定 确定冷却循环水量时，首先要清楚准确地了解空调负荷及空调设备要求的冷却循环水量，同时还要关注空调机的选型，一般可根据制冷量（美RT），估算冷却循环水量Q(m3/h)，对于机械式制冷：离心式、螺杆式、往复式制冷机，Q= 0.8RT。对于热力式制冷：单、双效溴化锂吸收式制冷机，Q=(1.0~1.1)RT ；设计时，冷却循环水量一般是由空调专业根据制冷机样本中给出的冷却水量提出
的。需用指出的是，制冷机样本中给出的冷却水量往往比用负荷法计算值小，尤其是进口机，这主要是由于目前冷却塔本身的热工性能达不到进口设备的要求。
循环冷却水系统调试方案
印尼南加海螺水泥2×18MW燃煤自备电厂项目#1汽轮机循环水系统调试方案编制： 审核： 批准： 中电 2014年8月18日
目录
1 目的 (4) 2 依据 (4) 3 系统说明及设备规： (4) 4 .循环泵启动前应具备的条件 (5) 5 组织分工 (6) 6 使用仪器设备 (6) 7 .循环水泵启动 (6) 8 联锁保护试验 (7) 9 安全注意事项 (7) 10. 停泵操作 (7) 11. 空冷器、冷油器的冲洗 (8) 12. 冷水塔风机试转： (8)
循环冷却水系统调试方案 1 目的 1.1 检验循环水系统设备运行可靠性，保证系统试运顺利进行； 1.2 为凝汽器和辅机设备正常运行提供符合要求的冷却水。 2 依据 2.1 《火电机组达标投产考核标准》 2.2 《火力发电厂基本建设工程启动及竣工验收规程》 2.3 《火电工程调整试运质量检验及评定标准》 2.4 《电力建设施工及验收技术规》 2.5 《火电工程启动调试工作规定》。 2.6 《电力基本建设工程质量监督规定》。 2.7 《电力建设安全健康与环境管理工作规定》 2.8 《电业建设安全工作规程》（热力机械部分） 2.9 设备厂家、设计单位提供的有关图纸资料。 3 系统说明及设备规： 循环水系统的作用是冷却汽轮机的排汽，维持凝结器的真空，并向闭式循环冷却系统提供水源。 3.1 系统说明 循环水系统基本流程：
3.2 设备规 3.2.1循环水泵 型号：HS600-500-550-A 转速：980r/min 流量：3000m3/h 扬程：23m 3.2.2泵电机 型号：YKK450-6TH 转速：990r/min 功率：250KW 额定电压：10000V 标称电流：19.5A 4 .循环泵启动前应具备的条件 4.1 循环水系统的所有设备均已安装完毕； 4.2 系统的阀门挂牌、标注名称正确，阀门动作灵活、无卡涩、开关指示正确； 4.3 热工仪表安装校验完毕，具备投入条件； 4.4 有关热工、电气回路的调试工作已结束； 4.5 现场已清扫，道路通畅，试运区照明充足，通讯施工完善可靠；
超燃冲压发动机燃烧效率评价方法
超燃冲压发动机燃烧效率评价方法 摘要：超燃冲压发动机是未来快速飞行器的心脏，是目前世界各国正投入巨大精力研究的科研制高点。在评估发动机和燃烧室的各项性能时，燃烧效率是评价的重要性能指标之一。本文针对这一性能指标，将介绍几种评价超燃冲压发动机燃烧效率的方法：氢燃料特征原子团光谱辐射强度测量换算氢燃料燃烧效率的方法，探针取样组份分析方法、一维流动参数评估方法。在这些燃烧效率计算方法中涉及燃烧学的基本知识。在介绍这些评价燃烧效率的方法时，本文还将对这种方法做简单评价，并学习它们解决问题的思路。 关键词：超燃冲压发动机、燃烧效率、一维评价方法 超燃冲压发动机简单地说就是燃料在超声速气流中进行燃烧的冲压发动机。 ，其飞行速度一般都在马赫5以上，以美国X-51高超声速飞行器为例，其飞行速度达到马赫数6。但从速度来讲，高超声速飞行器在国防和军事领域将有很好的发展前景，可以应用于高超声速导弹和空天飞机，这也是为什么如今有实力的世界大国都在争先发展这种 飞 行 器的 主 要原 因 。 图 1高超声速导弹 超燃冲压发动机属于冲压发动机范畴。与一般的冲压发动机不同的是发动机进气前与进气后其气流都维持在5马赫的高超音速以上。而一般的冲压发动机则需要把气流减速增压。但气流速度一旦达到了5马赫的高超音速以上时， 气流减速增压所带来的高压强高温度会超过发动机材料承受极限。所以解决最好的办法就是以高超音速吸气后经过燃烧后马上高超音速喷出。这样发动机内滞留的静压静温就不会威胁发动机正常运作。当然要在这种速度下正常飞行，也是有很大的难度的，目前而言，困难主要集中在两个方面：一是点火困难，在高超音速中添加燃料并点火无异于在龙卷风中点燃一根火柴；二是飞行器热防护问题，在Ma>5时，飞行器将受到空气急剧地加热效应，这种加热是一般材料承受不了的，因此，高温条件下的主动热防护成为研究的关键之一。 对于超燃冲压发动机的研究，前人已经做了很多工作。在对超燃冲压发动机及其燃烧室的研究过程中，对其性能的评价是非常重要的工作。在评估发动机和燃烧室的各项性能时，燃烧效率是评价的重要性能指标之一。在这方面，人们也做了很多研究，取得了丰硕的成果。燃烧效率不能直接测量，需要通过一些测量的参数经过处理换算求出。经过多年研究，燃烧效率的评估方法不断得到完善，目前，各国研究中常
工业循环冷却水系统处理的重要性
工业循环冷却水系统处理的重要性 循环水的使用及水处理的重要性 用水来冷却工艺介质的系统，我们称作冷却水系统，通常可分为以下两种类型：直流冷却水系统和循环冷却水系统。其中，循环冷却水系统目前已被广泛地应用于各行各业之中，比如，石油化工、电力、冶金、医药、纺织、机械、电子等等传统工业企业中的工艺用循环冷却水系统，及各楼宇的中央空调用循环冷却水系统。 最早使用的是直流冷却水系统，冷却水仅仅通过换热设备一次，用过后水就被排放掉。这种系统虽然投资少、操作简便，但它的用水量却很大，冷却水的操作费用也大，不符合节约使用水资源的要求，目前基本都改成了循环冷却水系统（除了海水中还在使用的直流冷却水系统），即冷却水用过后不立即排放掉，而是收回循环再用。从直流水系统到循环水系统，水资源的节约非常可观，例如：一个年产30万吨的合成氨工厂，如采用直流水系统，每小时用水量约25000T，而改成循环水系统，并以3倍的浓缩倍数运行，则每小时耗水量只需约550T。 冷却水循环后遇到什么问题？ 腐蚀：冷却水在循环使用中，水在冷却塔内和空气充分接触，使水中的溶解氧得到补充,所以循环水中溶解氧总是饱和的,水中溶解氧是造成金属电化学腐蚀的主要原因,这是冷却水循 环后易带来的问题之一。 结垢:水在运行中蒸发（尤其是在冷却塔的环境中），使循环水中含盐量逐渐增加，加上水中二氧化碳在塔中解析逸散，使水中碳酸钙或其它盐类在传热面上结垢析出的倾向增加，这是问题之二。 生物污垢：冷却水和空气接触，吸收了空气中大量的灰尘、泥沙、微生物及其孢子，使系统的污泥增加；冷却塔内的光照、适宜的温度、充足的氧和养分都有利于细菌和藻类的生长，从而使系统粘泥增加，在换热器内沉积下来，造成了粘泥的危害，这是水循环使用后易带来的问题之三。 冷却水循环后，冷却水补充水量可大幅度降低，节约了用水，这是我们所希望的。但水循环后突出的腐蚀、结垢和生物污垢等问题如不解决，生产装置的长周期、满负荷、安全稳定运行是难以保证的，那么采用循环水后所期望的经济、技术效益不仅不能充分发挥，而且将给企业带来许多危害——严重的沉积物的附着、设备腐蚀和微生物的大量滋生，由此形成的黏泥污垢堵塞管道或各种材料及设备严重受损等问题，会威胁和破坏工厂的安全生产；而由于各种沉积物使换热设备的水流阻力加大，水泵及相关设备的能耗大幅增加，传热效率降低，从而降低产品品质或生产效率，这一切都可能造成极大的经济损失，例如：电厂出现此类问题，必然使凝汽器凝结水的温度升高、真空度下降，严重影响汽轮机的出力和电厂的发电量，并且大幅增加能耗（有一个经验数值：发电机组真空度每下降1%，多耗燃料原油0.8%）。 所以，必须要选择一种科学合理、全面有效且经济实用的循环冷却水处理方案，使上述问题得到妥善解决或改善，水处理就是通过水质处理的办法来解决以上问题。如能真正做好水处理，不但能保证保质保量、安全生产，而且还能通过大幅降低能耗、节约材料、节约用水来降低生产成本，直接创造可观的经济效益，例如在电厂，就可以提高汽轮机凝汽器的真空度，一般可提高7～8％，提高汽轮机的功率，提高电负荷5～6％，增加发电能力；如应用在低压锅炉炉内处理，不但可将水处理运行费用从仅使用炉外处理方式时的0.5元/吨降到0.3元/吨左右，而且据统计，可使每台2t?h-1的锅炉节煤约5%；现代工业一般水冷换热器在未进行水处理时的寿命为2年左右，经水处理后的寿命可达7~8年，检修费和检修工作量可降低90%，一个小型化工厂由此节约的检修费即可达50万元。 科学合理且全面完整的化学水处理方案
超燃冲压发动机原理与技术分析
本科毕业论文(设计) 题目：超燃冲压发动机原理与技术分析 学院：机电工程学院 专业：热能与动力工程系2010级热能2班 姓名：王俊 指导教师：刘世俭 2014年 5 月28 日
超燃冲压发动机原理与技术分析 The Principle and Technical Analysis of Scramjet Engine
摘要 通过对超燃冲压发动机的基本原理与特点的介绍，比较了世界主要国家在超燃冲压理论研究与工程实际中的一些成果；结合高超音速空气动力学以及流体力学的一些基本原理，阐述进气道、隔离段、燃烧室、尾喷管的设计并进行性能分析；列举目前投入应用的几种主流构型及其选择依据；分析主要参数对超燃冲压发动机的影响；最后综合阐述超燃冲压发动机的发展趋势以及用途。 关键词：超燃冲压发动机性能分析一体化设计热循环分析
Abstract: Introduction the basic principle and features of scramjet engine, comparison of major powerful countries’ theoretical researches and practical achievements on this project. Expound and analyses the design and property programmes of air inlet、isolator、combustion chamber、tailpipe nozzle with theories of hypersonic aerodynamics and hydrodynamics; Its application in several mainstream configuration and its choice; analysis of the effect of main parameters on the scramjet. Finally, the developing trend of integrated scramjet paper and uses Key words: scramjet engine property analysis integrating design Thermal cycle analys
循环水冷却水处理方案
循环水冷却水处理方案
循环冷却水系统水处理方案 2018年4月
一、前言 随着我国工业的发展，淡水耗量急速增加，我国北方地区更是面临严重的水源紧缺状况。据报道我国人均拥有水量为2400吨，而北方地区的人均拥有水量为240吨。在城市用水中，工业用水约占总用水量的60～80％，而工业冷却水用量占整个工业用水量的70～80％。然而，有关资料显示我国的工业用水重复利用率平均为40～50％。我国城市工业万元产值耗水量达340立方米，是发达国家的10～20倍，耗水量高，重复利用率低，是我国工业系统水资源利用的突出问题。因此，节约工业冷却水，使有限的水源得到最大限度的利用，是工业领域节水工作的重中之重。采用循环冷却水技术是工业领域节水的主要方法。 在工业循环冷却水系统的运营管理中，浓缩倍数是判定系统状态的一个重要技术指标。采用循环冷却水处理技术后，当浓缩倍数达到2.0倍时与直流水相比，可节约淡水95％以上。 本技术方案在现场实施后，可达到下列水处理技术指标： （1）腐蚀率：不锈钢≤0.005mm/y （2）污垢热阻：≤3.44×10－4 m2·℃/w （3）异养菌总数：＜5×105个/ml （夏天） ＜1×105个/ml （冬天） 二、循环水系统工况条件及水质条件 2.1 工况条件： 系统保有水量：300m3 循环水量：600m3/h
补充水量：12m3/h 蒸发水量：9 m3/h 排污水量：3 m3/h 循环水温差：10℃ 换热设备材质：不锈钢 浓缩倍数：4.0（目前运行值） 2.2 水质条件： 系统循环水及补充水的分析数据如下： 从分析结果看出，系统补充水属于高碱度水质，浓缩运行后，极易发生结垢现象。从循环水水质分析结果可以看出系统目前已经发生了结垢问题，需要我们及时采取有效处理措施，一方面将系统运行浓缩倍数控制在适度的范围内；另一方面尽快实施投加水处理药剂的保护措施，使系统的运行恢复正常状况。根据我们多年处理循环水的经验，并参考循环水系统最佳运行浓缩倍数测试软件的测试结果，我们建议厂方最好将循环水系统运行浓缩倍数控制在3.0左右。这样的话，可以确保加药处理的最佳缓蚀阻垢效果。系统目前的运行浓
水冷却系统的大循环和小循环
冷却系统之大循环与小循环 可藉冷却剂的循环，将多余的热量移出引擎，以防止过热的系统。在水冷式的引擎中，包括水套、水泵、水箱及节温器 冷却系统的功用是带走引擎因燃烧所产生的热量，使引擎维持在正常的运转温度范围内。引擎依照冷却的方式可分为气冷式引擎及水冷式引擎，气冷式引擎是靠引擎带动风扇及车辆行驶时的气流来冷却引擎；水冷式引擎则是靠冷却水在引擎中循环来冷却引擎。不论采何种方式冷却，正常的冷却系统必须确保引擎在各样行驶环境都不致过热。 因为多数车辆皆采用水冷式引擎，所以本文以介绍水冷式引擎之冷却循环为主。在水冷引擎的冷却循环中，可分为「小循环」与「大循环」。小循环是指冷却水仅在引擎内循环，而大循环则是冷却水在引擎与热交换器(水箱) 间循环。为什么要有大循环与小循环呢？主要是因为引擎在冷车时温度低，此时少量的冷却水在引擎内作小循环，使引擎能迅速达到工作温度；一旦引擎达到工作温度，控制大、小循环转换的温度控制阀(俗称水龟) 则会开启，让冷却水能流至水箱内让空气将热带走，引擎温度越高，水龟开启的程度就越大，冷却水的流量也越大，好带走更多的热量。冷却水的循环是靠水泵浦带动的，水泵浦则是由引擎的运转所驱动，所以当引擎转速越高，水泵浦的运转效率也越高。 冷却液是由纯水与水箱精案一定比例调制而成，水箱精能提高冷却水的沸点。纯水在常温常压下的沸点是100℃，一旦引擎温度过高，会使冷却水沸腾成为水蒸气，而水在气态下的热对流系数远低于液态，所以气态的水蒸气几乎无法带走引擎的热量，此时引擎温度会迅速升高而损害引擎。所以水箱精将冷却水的沸点提高，以确保冷却液在高温时仍是液态，才能带走引擎产生的热.
冷却循环水处理方案
北京东方君悦大酒店 循环冷却水处理方案 诚信绿洲 2016年12月 页脚内容0
4.3 技术介绍 A）、不含重金属（Cr等），不以磷为基础的阻垢剂，排污水不造成公害，符合环境保护法规，可节省排污处理费用，并免除处理之麻烦。 B）、媲美铬酸盐法的防蚀效果。 C）、药品中所含之专用分散剂，克服了传统冷却水处理所常发生之结垢问题，碳酸钙阻垢能力达1200ppm。 D）、适合于循环水高倍浓缩操作，因此可节省水费及总操作费用。 我司处理方案分三部份，兹分别说明于后： a．结垢抑制 b．腐蚀抑制 c．微生物抑制 （A）结垢抑制 我司最新专用分散剂，可防止冷却水系统产生结垢物，甚至水中钙硬度高达1200ppm，亦有优异之分散作用，保持热传金属表面无结垢之虞，高浓缩情况排污水量减少，并产生下列优点： a. 降低成本：1、用水量减少。 2、用药量节省。 减废功能：水资源充分利用。 附带效益：因本处理方案可适应极差的水质，当补充水质较差时，本处理方 页脚内容0
页脚内容 1 案亦能有效因应，从而避免因水质变差导致停机或减量生产。 （B ）腐蚀抑制 碳钢腐蚀抑制通常以无机磷酸盐作为阳极及阴极保护，形成坚韧之r-Fe 2O 3钝化保护膜，避免铁金属游离失去电子，有效抑制铁 材质腐蚀 Fe Fe 2++2e - 另外，冷却水中磷酸钙及碳酸钙在阴极高pH 位置形成覆盖性保护膜，避免水中O 2来接受电子，阻止阴极半反应的发生，腐蚀问题将可彻底抑制 1/2O 2+H 2O+2e - 2OH - 如图所示 Fe + o-PO 4(p-PO 4) r-Fe 2O 3 ANODIC PASSVATION Ca + p-PO 4 Ca-p-PO 4 Ca + o-PO 4 Ca-o-PO 4 Ca + CO 32- CaCO 3 Zn + OH - Zn(OH)2 CATHODIC PRECIPITATION (C). 微生物抑制 日常杀菌灭藻采用氧化性杀菌剂-漂白水和溴化物相结合，其杀菌机理主要靠氧化作用破坏细胞组织。建议采用自动控制设备连续添加，控制余氯量在0.2-0.5ppm 之间。 为提高漂白水的杀菌能力，配合添加生物表面活性剂XXX ，可根据漂白水杀菌的效果采取定时添加的方式，投加剂量以每次30－50PPM 。同时，每周定 CATHONIC ANODIC
超燃冲压发动机的第一个40年_占云
推进技术 超燃冲压发动机的第一个40年 摘 要 对近40年超声速燃烧冲压发动机(简称超燃冲压发动机)技术的出现与成熟进行了综合的论述。根据对美国、俄罗斯、德国、日本、澳大利亚及其它国家已完成的或者正在进行的研究工作进行了论述,简单地叙述了超燃冲压发动机燃烧室研制的问题。鉴别了两种新出现的超燃冲压发动机的应用,即通向空间入口用碳氢燃料高速发动机和高超声速空射导弹用碳氢燃料发动机。 主题词 超燃冲压发动机 高超声速 导弹 前言 大约40年以前,各种高速导弹用的碳氢燃料常规冲压发动机(CRJ)处于持续发展中。美国洛克希德的X-7可重复使用的试飞器论证了Ma=3～4范围内的冲压发动机性能。国际上对冲压发动机进行了很好的研究,同时一直对高超声速的常规冲压发动机很感兴趣。 20世纪50年代后期,发表了很多论文,对常规冲压发动机的发展历史进行了评估,并提出了提高飞行速度的各种设计方法。可是,关于将常规冲压发动机性能扩大到Ma=5.0以上的速度的可行性存在很大的分歧。 同时,对超燃冲压发动机的可行性引起了注意。早在1946年,Roy就提出了借助于驻波直接将热量加入超声速流中的可能性。1959年, Nicholls等人又论证了超声速氢气流中稳定的爆燃波,随后Gross和Chinitz也报导了类似的研究,此外,在这段时间,关于向围绕机体的外气流中加热以产生升力与推力,还有各种各样的研究。1958年9月在马德里举行了第一届国际航空科学会议。在这次会议上,Ferri简略地概述了Brookly n Poly-technic研究院的一些工作进展,并证明在Ma= 3.0的超声速气流中实现了稳定燃烧,没有强激波。他报导了这个重要新闻之后,就作为美国超燃冲压发动机技术研究的主要领导者出现。 早在1958年,加拿大蒙特利尔的麦吉尔大学开始了超燃冲压发动机研究工作。Sw ithenbank报导了一些早期有关超燃冲压发动机的进气道、燃料喷射与燃烧及排气喷管方面的工作,重点是Ma=10～25高速范围内的工作。 Weber和M ackay于1958年发表了超燃冲压发动机的基本分析,此分析研究Ma=4～7范围内超燃冲压发动机和常规冲压发动机(采用氢燃料)的有关性能,并指出在Ma=7.0以上的速度下超燃冲压发动机的潜在优越性。分析中明确预测了超燃冲压发动机研究中所面临的某些主要技术障碍,包括没有严重激波损失的燃料喷射与混合、燃烧气体动力学现象、壁面冷却与摩擦损失,以及喷管性能等。此外还讨论了对扩散燃烧室形状的要求以避免由于热阻塞而引起等面积管道中加热的局限性,同时提出了一种积分方法来计算这种扩散管道的壁面压力。很显然,超燃冲压发动机研究中必须提出的同类问题大约在40年前已经提出了。 1957年约翰霍普金斯大学的应用物理实验室的Avery和Dueger开始了超燃冲压发动机及其潜力的分析研究与试验研究。紧接着,于1960年Dugger发表了煤油燃料常规冲压发动机和超燃冲压发动机的有关性能的研究,此项工作的结论与Weber和M ackay的类似,即:在Ma=6～8的速度范围内,超燃冲压发动机性能在某些方面超过常规冲压发动机的性能,而且在较高的速度下将占优势。文章着重说明常规冲压发动机喷管的不平衡流对发动机性能有不好的影响。令人感兴趣的是,文章中也提出了爆燃波超声速燃烧室可能得到的性能优于超燃冲压发动机的可能性。虽然,他们确实对常规发动机和超燃冲压发动机的相关性能很感兴趣,但是由于缺少验证的超燃冲压发动机部件性能,又缺少有关高超声速常规冲压发动机的试验数