火箭冲压发动机空气进气道性能的实验研究

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攻角对炮射冲压发动机进气性能的影响

攻角对炮射冲压发动机进气性能的影响
角 也 减 小 , 波 打 到 唇 口 内 , 唇 口 附 近 流 动 变 激 上 得 很 复 杂 , 失 加 大 。 中 心 体 下 表 面 与 来 流 的 夹 损
冲压发 动机 进气 道的 设计 提供 一定 的理论依 据 。
1 物 理 模 型 和 控 制 方 程
文 中采 用 某 炮 弹 冲 压 发 动 机 进 气 道 进 行 数 值 模 拟 。此 进 气 道 为 中 心 进 气 双 锥 外 压 式 进 气 道 , 一 级 压 缩 角 为 2 。第 二 级 压 缩 角 为 l 。进 第 O, 7, 气 道 进 口 半 径 2 mm。 进 气 道 的 工 作 条 件 根 据 7
拟 , 步分析 攻 角 对 进 气 道 工 作 参 数 的 影 响 , 初 为
0 引言
使 用 冲压发 动 机对 炮 弹进 行 增 程是 一 项 新 的技术 , 进气 道是 冲 压发 动 机 的重 要部 件L 。冲 1 ]
压 发动 机可 能面 对各 种工 作 状态 , 攻 角飞 行就 有 是 其 中的一 种 。 当有 攻 角时 , 动不 再 是轴 对称 流 的 。中心体 上表 面 与来 流间 的夹 角 减小 , 波斜 激
的 波 系 结 构 , 细 分 析 了攻 角 对 进 气 道 总 压 、 详 流量 等工 作 参 数 的 影 响 。结 果 显 示 , 着 来 流 攻 角 的增 大 . 进 随 此
气 道 总 压 恢 复 系 数 变 化 不 大 , 量 系 数 逐 渐 降 低 , 流场 畸 变 则 明显 增 大 。 流 而 关 键 词 : 气 道 ; 场 ; 角 ; 值 模 拟 进 流 攻 数
( o 03 Res a c ns iu e o N .2 e r h I tt t fChi r naO dna c nd tis, ian 7l 065. n e I us re X ’ 0 Chi ) na Ab ta t By m e ns o o k s r c ur i n e on o d r z na s ve e ho t e e r h o up r on c i e e — s r c : a fbl c t u t e grd a d s c d— r e o l ol r m t d, he r s a c n s e s i nlt p r f m a e o a e s c r id O . Com p e or ne f r twa a re ut l x waq tue L e o u r o c i e t 3 00m , .5M a a if r n ta k e s r  ̄1 f s pe s ni nlta 0 r 2 nd d  ̄e e t a t c a e r l t d t rtc ls a us ngl ea e O c iia t t we e a hiv d by n r c e e um e ia i ulton The ifue c ta k a l n ot lpr s u e, rc lsm a i . n l n e ofa t c ng e o t a e s r ma s fo r i fi etw a na y e Re uls s ow h hei c e i g ofa t k a gl t ot lp e s r e o r h — s l w ato o nl sa l z d. s t h t att n r asn tac n e, het a r s u er c ve y c an ge ite a d a s fo r to r duc .H o e e fow it tonide n r a e sobvou l . s altI n m s l w a i e es w v r,l d sori n x i c e s r i s y Ke wo d i e ; fow i l y r s:nlt l fed;a t c a l t a k ng e;nume ia i uato rc ls m l in

《推进技术》第28卷(2007年)总目次

《推进技术》第28卷(2007年)总目次
带 圆筒头 部火焰筒 两项 燃烧 流场及 性 能计算
正, 高
嵩, 等
(1) 1 8
…… …… …… …… …… ……… 蔡 文祥 , 赵坚行 , 张靖 周 ( 2 ) 12 流 , ue i R s M D, F st tA, oa 等 ( 2 ) 17

液氧/ 甲烷 火焰 和燃烧 不稳定 性试 验 ……… …… …… ……… …… … 洪
气膜 出流冷气 侧气膜 孔 附近壁 面换热特 性 … …… …… ……… …… ……… 徐
磊, 常海 萍 , 毛军 逵 , 等
二次流 喷射对 喷管 流场性 能 的影 响 … ……… …… ……… …… ……… …… ……… …… 刘 爱华 , 占学 王 高超声 速飞行 器单壁 膨胀 喷管 的 自动优 化设 计 … ……… ……… …… …… 贺旭 照 , 张 勇, 汪广元 , 等
二元 喷管热喷 流 的红 外光谱 辐射 特性实 验 … ……… …… ……… …… …… 罗 明东 , 吉洪湖 , 黄 二维高 超声速 压缩面斜 激波 系 的优 化配 置 … …… ……… …… ……… …… … 李
流线 追踪 B sm n ue a n进气 道设计 参数 的选择 ……… …… …… ……… …… … 孙 脉 冲风洞 中进气 道起 动过 程试验研 究
波 , 垫元 , 志光 , 张 金 等 ( 5 5) 地 , 定华 , 冯 等 (0 6) 地 , 晓樯 , 范 等 (5 6)
阳 ( 8 6)

俊 , 立明, 何 陈

( 2 8)
… …… ……… …… 侯 胜利 , 李应 红 , 名魁 , 李 等 ( 6 8)
… …… ……… …… …… ……… 查 旭, 郭法 涛 ( 2 9)

进气道直径大小对固冲发动机内流场的影响研究

进气道直径大小对固冲发动机内流场的影响研究
进 气 道 直 径 为 3 mm。 0
关键词 : 压发动机 ; 值模 拟 ; 冲 数 内流 场
中图 分类 号 : 4 5 V 3 文献标 志码 : A
R e e r he n Di f r ntDi m e e s o r i e p S s a c s o f e e a t r f Ai -nl t Pi e’
流 模 型 和 组 分 输 运 模 型 数 值 模 拟 了 一 设 计 的 固 冲火 箭 发 动 机 掺 混 燃 烧 过 程 的 内流 场 。 结 果 表 明 : 一定 补 燃 在 室 长 度 和 进 出 口条 件 下 , 在 一 最 佳 进 气 道 直径 , 使 空 气 与 燃 气 完 全 掺 混 燃 烧 。 在 文 中模 拟 条 件 下 的 最 佳 存 能
I fu n e o teI s eF o Fedo oi c e m n k t d d Ra j t gn eE
LIM ij n YAN n F Ii , la Co g, ENG ih LI Hu Jn u, U a
u d ra c r an l n t ft e a t r u nn h m b r a d a c ra n i n U o d t n h r x s s a c r e p n i g d a t r o h n e e t i e g h o h fe b r i g c a e n e t i n a d O tc n ii ,t e e e it o r s o d n i me e ft e o a ri l tp p ,wh c a k h xn n u n n iu to n t e at r u n n h mb r b s fa1 i n e i e - ih c n ma e t e mi i g a d b r i g st a i n i h f e b r i g c a e e t l o .Un e h i l td c n i d rt e smu a e o d —

火箭发动机专业综合实验(17.1)--超声速燃烧演示实验指导书

火箭发动机专业综合实验(17.1)--超声速燃烧演示实验指导书

不低于这个值。 在本实验系统中,高压气罐出来的空气分为两路,实现空气系统的三大功能:为超燃
实验台提供实验用高压空气,称为主空气;为系统中的气动阀提供操纵气,操纵气动阀开 启或关闭;对水箱和煤油箱增压。
空气供应系统由空气压缩机、高压空气罐、管路、阀门、减压器、流量计、过滤装置等组成, 见附图 1。 氧气供应系统
加热实验用空气需要燃烧氢气,氢气本身也是超燃燃烧室的燃料之一,而且采用氢气 作为点火气体,都需要氢气。氢气的可燃极限很宽(4%-95%体积含量),非常危险,使用 时必须严格按照操作规程执行。
氢气供应系统由氢气压缩机、高压氢气罐、管路、阀门、减压器、流量计等组成,见附图 3。 本实验台采取如下措施使用氢气:所购氢气瓶内的氢气通过三通球阀后分两路向高压氢气 罐输送氢气,一路是将高压的氢气直接输送到高压氢气罐,另一路是低压部分的氢气经过 减压器、氢气压缩机压缩后成为高压氢气,然后输送到高压氢气罐。这样做的目的是为了提 高购买氢气的利用率,减少氢气瓶的频繁操作,提高安全性。
2、 实验概述
超燃冲压发动机是下一代可重复使用航天运载器的潜在动力装置,其采用的吸气式推 进方式,可大幅度降低航天器的发射费用。超燃冲压发动机也是新一代航空器(如高超声速 飞机、高超声速巡航导弹)的最佳动力装置。
超声速燃烧实验分为两大类:直连式实验和自由射流式实验,前者用于研究超燃燃烧 内的燃烧流动过程,后者用于研究带有进气道的高超声速飞行器。
实验时,进水泵将所需要的冷却水从回水箱注入进水箱,达到所需要的体积后,通过 增压空气系统为水箱增压到所需要的压力。冷却实验件后的冷却水返回回水箱,重复使用。 见附图 6 实验件
开展超声速燃烧实验主要的实验件包括加热器、拉法尔喷管和超燃燃烧室。
加热器。为了模拟高空、高速飞行状态下的来流空气总温,需要使用加热器来加热空气。 目前使用的加热器包括燃烧型、蓄热型、电弧型和激波管型四大类。在本实验系统中,加热空 气采取的是燃烧氢气的方式,即在实验空气中点燃氢气,以提高空气的总温。

冲压火箭发动机技术简介

冲压火箭发动机技术简介
FH ——作用在壳体(包括喷管)外表面上的压力和摩 擦力的合力。
FH
A4 pdA
A1
Ae A4
pdA
XT
其中 A4 pdA——作用在壳体外表面上压力的合力; A1
Ae pdA ——尾部压力的合力; A4
X T ——外部气流对壳体外表面的摩擦力;
dA ds cos—— 壳体迎风表面积 ds在垂直于飞行方
3.1 按燃料分类
液体燃料冲压发动机
它需要燃料输送系统、供应系统、喷注装置 和燃烧稳定器等。一般用于靶机和飞航导弹的推 进系统。
固体燃料冲压发动机
燃料为固体药柱,它由燃烧剂和少量的氧化 剂根据需要制成各种形状,可为端面燃烧、内孔 燃烧、内外侧表面燃烧等。以调节发动机燃料的 进气量,控制发动机达到所要求的推力大小及其 变化规律。
考虑推进装置的外阻力。
有效推力:用来对飞行器做有效功的那部分推力。 即用来克服迎面阻力和克服飞行器本身惯性的那部 分推力。
(1)有效推力
有效推力是作用在推进装置外表面上的压力和摩擦力的合力。 有效推力 Fef 可以表示为: Fef FB FH
其中 FB ——作用在发动机内表面上的压力和摩擦力的合力;
.
.
Fef (me Ve mH VH ) ( pe Ae pH AH )
Ae AH
pdA
XT
在利用下列恒等式将绝对压力换成剩余 压力:
Ae AH
pHdA
pH ( Ae
AH )
0
代入上式以后,得:
.
.
F (me Ve mH VH ) Ae ( pe pH )
A4 AH
激波串的长度和位置会随着燃烧室反压的变化而 变化,能保证燃烧室的压力波动不会影响进气道.

固体燃料超燃冲压发动机原理性试验研究

固体燃料超燃冲压发动机原理性试验研究

E p r n td n tep icpeo oi e sr mjt x ei t u y o h rn il fsl f l ca e me s du
YANG a g— n LI W e — a , Xin mi g, U ik i CHEN n— u n, Li q a ZHENG ib n Ka — i
Fg2 S e ho l e srmjt h mb rgo ty i. k t f o df l ca e a e emer c s u c
图 1 室 工作 原 理 图
Fg 1 S ec f o dfe sr m e h mb rp ic l i. k tho U l ca jt a e r i e s u c np
对适用于超音速燃烧的固体燃料也进 行 了广 泛研究 ,
流 入 的气 流减 速 到低 超 音 速 进 行 燃 烧 产 生 推 力 , 量 在 固体燃 料超 燃 冲压 发 动机结 构 以及燃 烧 室 火焰 稳定 能 损失 与 亚燃 冲 压发 动机 相 比较 少 。因 此 , 燃 冲压 发 极 限的研究 方 面取得 了显 著成 就 。 国内对 固体燃 料超 超 还仅 处 于探索 性研 究 阶段 。 动机在高马赫数下具 有优于其他 类型发动 机的经济 燃 冲压发 动机 的研究 工作 , 由于超 音 速气 流 流 动 速 度快 , 极 短 时 间 内就 可 在 性, 其静 温 、 静压 相 对 较 低 也 给 设 计 带来 好 处 , 明显 它 燃 的优 势 对 于 军 用 、 用 和 航 天 有 着 无 与 伦 比 的 吸 引 穿过燃 烧 室 ( 气 在 燃 烧 室 内 的 驻 留 时 间 通 常 小 于 民
c mb sin o t n n s t e p a e a d c mb sin rg o x ii ou . o u t u l e t d o b l n n o u t e i n e h b t c l mn o i e o s

超燃冲压发动机原理与技术分析

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 ofScramjet 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 usesKey words: scramjet engine property analysis integrating design Thermal cycle analys目录1 概述及原理 (1)1.1研究背景与意义 (1)1.2超燃冲压发动机基本原理 (3)1.3国内外相关研究概况 (5)1.4研究内容 (10)2系统一体化研究意义与总体热性能分析 (11)2.1系统一体化研究的意义 (11)2.2 总体热力性能分析 (12)3 超然冲压发动机核心部件设计与性能研究 (17)3.1 进气道设计与性能研究 (17)3.2 隔离段设计与性能研究 (18)3.3 燃烧室设计与性能研究 (20)3.4 尾喷管设计与性能研究 (23)4总结与展望 (28)5结语 (31)6参考文献 (32)1 概述及原理1.1研究背景与意义吸气式高超声速飞行器是指飞行马赫数大于6、以吸气冲压发动机与其组合发动机为动力、而且能在大气层和跨大气层中远程飞行的飞行器。

超燃发动机(飞行器空气动力学报告)

超燃发动机(飞行器空气动力学报告)

“IGLA”/GLL-VK(14马赫)
GLL-AP-02(6马赫)
2. 超燃发动机的发展历史—美国
项目计 划 起止年 份 19621978 19861995 主办机 构 NAVY JHU/AP L DARPA 主要研究内容 论证使用可贮存燃料的小型舰载导弹 采用模块化 Busemann进气道 研制X-30实验型单级入轨空天飞机 研制工作范围Ma=4~15 的氢燃料超燃 冲压发动机 设计思想基于1942年 德国空气动力学家 Busemann提出的内 锥形流概念 1.低马赫数来流条件 下不能自起动 2.长度较长 是一种未来的飞机,像 普通飞机一样起飞,在 30~100公里高空的飞 行速度为12~25倍音速, 而且可以直接加速进入 地球轨道,成为航天飞 行器,返回大气层后, 像飞机一样在机场着陆。
NASP HyTech /Hyset HyFly
19961995-
3. X-43A 与 X-51A 的简介
2004年3月27日,X-43A实现了超燃冲压发动机成功点火,并推动飞行器加速 的技术,发动机工作时间11 s,最高速度达到6.83马赫。
B-52挂载飞马座固体火箭飞行到28500米
飞马座火箭开始助推加速
涡轮喷气发动机
1. 研究背景与简介—原理
冲压发动机的原理无 非就是空气以超音速 进入发动机燃烧室与 燃料混合点燃,再从 喷嘴中喷出从而获得 推力。
因为留给空气压缩,与燃料在燃烧室混合,点火, 燃烧的时间只有毫秒量级,这样也就使得发动机 的控制极其困难。
注:1.亚音速与超声速燃 烧的区分是根据燃烧室中 的气流速度。 2.后面提到的双模即是可 以在一次飞行中实现二者 的转换。
2. 超燃发动机的发展历史—前期历史
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。 1957年4月,Shchetinkov申请了超声 速燃烧冲压发动机专利。 1958年9月,在马德里举行了第一届 国际航空科学会议,Ferri 简略地概 述了并证明在Ma =3.0的超声速气流 中实现了稳定燃烧,没有强激波。 ①氢-空气系统的化学过程和现象 20世纪60年代通用应用物理实验室 (1)超燃冲压发动机增量飞行试验飞 行器(IFTV)1965年开始; (2)1964—1968年,低速固定几何尺寸 超燃冲压发动机,无可变几何尺寸,但 是具有随飞行速度而变化的空气动力 压缩比。
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火箭冲压发动机空气进气道性能的实验研究
本文以火箭冲压发动机空气进气道性能为研究对象,旨在探究进气系统在负荷变化时的动态性能。

研究采用基于一维流体计算的非定常数值模拟,将系统在历程运行状态的进气系统性能与理想工况的性能进行比较并进行验证,并分析系统不同参数的影响,探讨了不同负荷条件下的进气系统性能变化情况。

摘要:本文分析了火箭冲压发动机空气进气道性能,采用基于一维流体计算的非定常数值模拟方法对进气系统在历程运行状态的性能进行模拟,进而探讨了不同负荷条件下的进气系统性能变化情况,为火箭冲压发动机优化空气进气道性能提供了参考意义。

关键词:火箭冲压发动机、空气进气道、非定常数值模拟、性能变化基于一维流体计算的非定常数值模拟方法可以为火箭冲压发动机优化空气进气道性能提供重要参考。

通过数值模拟,可以准确地获得火箭冲压发动机空气进气道的性能特点,从而进行故障诊断和系统参数的优化设计。

此外,该模型还可以提供实时的运行参数及其数据,快速反映运行状况,避免因系统持续运行而导致的损害或系统损坏,从而提高运行安全性和可靠性。

此外,通过数值模拟,可以进一步研究火箭冲压发动机空气进气道的设计工艺参数,优化内部结构,以及影响性能的其他参数,以达到最大效率并优化流量选择,同时有效提升运动性能。

通过数值模拟,可以深入研究火箭冲压发动机空气进气道的参
数,探究进气系统在不同负荷条件下的动态性能,快速实现参数的优化设计,同时有效消除噪声并保护环境,从而更好地满足火箭冲压发动机的多种性能需求。

为了更好地利用以上技术,采用详细的计算流程可以更好地优化火箭冲压发动机空气进气道性能。

首先,需要确定进气系统的基本参数,如尺寸、结构,以及系统内部体积等。

然后,可以建立一维流体模型来进行计算,对系统运行状态的进气系统性能及理想工况的性能进行计算并比较,充分检验和证实其正确性。

此外,通过研究不同参数的影响,有助于深入了解系统的功能,提高优化精度。

此外,通过数值模拟,我们可以快速反映系统性能,及时发
现存在的问题,从而有效地避免由于运行不当产生的系统损坏,减少维护和保养成本。

本文分析了火箭冲压发动机空气进气道性能,提出了基于非定常数值模拟的研究方法,通过详细的计算流程,可以有效地优化火箭冲压发动机的空气进气道系统性能,为火箭冲压发动机优化空气进气道性能和提高可靠性提供参考。

为进一步提高火箭冲压发动机的质量、效率和可靠性,除了严格执行质量管理,应尽可能地采用先进的计算技术和仿真技术,如多物理场耦合的多尺度多相流动模拟等,以精确计算流固耦合问题,优化火箭冲压发动机的参数设计,帮助优化系统的结构设计和性能调整。

此外,为了满足客户对火箭发动机的使用要求,应通过模拟计算技术来分析系统控制原理,研究火箭冲压发动机空气进气道在不同负荷情况下的流动特性变化,快速实现参数的优化设计。

例如,可以采集压力和流量数据,建立一维模型,从而实现复杂的火箭空气进气道动态结构和性能研究。

通过详细的计算模拟,可以大大提高设计效率,提升系统可靠性,并降低运行成本。

因此,通过对火箭冲压发动机空气进气道性能的深入研究,采用多种计算技术和仿真技术,可以有效提高系统的可靠性,同时节约开发成本。

借助这些分析方法,快速实现优化设计,不仅可以满足客户的使用要求,同时也有助于提高火箭冲压发动机的性能可靠性,达到产品的合理化、高效化、经济性和可持续发展。

同时,在实际应用中,应对火箭冲压发动机的空气进气道系统采取防腐措施,以防止发动机在高温高压条件下的老化。

特别是当空气进气道系统在火箭冲压发动机中安装在非常恶劣的环境中时,传统的防腐方法就不能满足实际要求。

因此,可以通过采用新材料、新技术等方式对空气进气道系统进行调整,以满足火箭冲压发动机的工作要求。

此外,为了充分利用空气进气道系统的性能,还应实施相应的维护和保养措施。

应按规定定期进行安装、检查、修理和养护。

此外,应采取有效的措施,防止发动机在工作过程中受到来自外界的灰尘和腐蚀影响,以保持火箭冲压发动机空气进气道系统的最佳性能。

总之,优化火箭冲压发动机空气进气道系统性能,有助于提升火箭冲压发动机的可靠性,满足客户的使用要求。

为此,建议采用先进的仿真计算技术,结合有效的防腐、维护和保养措施,以帮助优化火箭冲压发动机的空气进气道系统性能,提升发动
机的可靠性,并满足客户的使用需求。

同时,应在火箭冲压发动机空气进气道系统性能优化方面采取更多有效措施,如结合流固耦合计算技术,研究火箭发动机不同负荷下的排气流动参数。

此外,可以运用超声速、静态压力分布等技术,研究发动机排气流动特性和动态行为,提升发动机的排气性能。

此外,可以采用动态压力计算技术,对火箭冲压发动机空气进气道系统进行实时监测,发现并解决可能出现的问题,快速预防故障和解决突发问题。

此外,可以利用激光相机技术研究火箭冲压发动机的流动特性,实时检测发动机的内部参数,例如温度、压力、流量和进气流速等,以获取更精确的结果。

通过精确的数据采集和分析,可以调整发动机的参数,帮助优化火箭冲压发动机空气进气道系统性能。

因此,可以采用先进的计算技术和仿真技术,结合有效的防腐、维护和保养措施,精确测量火箭冲压发动机空气进气道系统性能,以帮助优化发动机性能,降低故障率,满足客户的使用需求,实现产品的高效化、节能化和可持续发展。

此外,在火箭冲压发动机空气进气道系统性能优化方面,应探索结构布局空间和参数设置空间,根据具体工况要求来优化每个元件的几何布局。

采用有限元分析技术可以研究发动机空气进气道系统不同参数下的作用方式,找到适合特定飞行模式的最佳结构参数设置。

此外,还可以采用多尺度技术和大数据技术,对可靠性、寿命和可用性等发动机运行性能进行动态监测,以帮助优化火箭冲压发动机性能,保证发动机的最佳状态和更长的使用寿命。

总的来说,火箭冲压发动机空气进气道系统性能优化是提升发
动机性能和可靠性的重要手段,也是火箭发动机高精度设计的关键环节。

为此,可以采用先进的仿真计算技术和技术分析,结合有效的防腐、维护和保养措施,以帮助优化火箭冲压发动机空气进气道系统性能,提升发动机可靠性,满足客户的使用需求,实现产品质量提升、效率提升和可持续发展。

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