超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)課件

超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)scramjetengine授課教員：李倩匯報(bào)人：曹棟棟超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)目錄CONTENTS第一部分技術(shù)概況第二部分主要類型第三部分關(guān)鍵技術(shù)第四部分各國(guó)現(xiàn)狀目錄CONTENTS第一部分第二部分第三部分第四部分第一部分技術(shù)概況第一部分技術(shù)概況第一部分技術(shù)概況渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)高超聲速飛行器（飛行馬赫數(shù)超過(guò)聲速5倍的有翼和無(wú)翼飛行器）是未來(lái)軍民用航空器的戰(zhàn)略發(fā)展方向，被稱為繼螺旋槳、渦輪噴氣推進(jìn)飛行器之后航空史上的第三次革命。超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)是實(shí)現(xiàn)高超聲速飛行器的首要關(guān)鍵技術(shù)，是21世紀(jì)以來(lái)世界各國(guó)競(jìng)相發(fā)展的熱點(diǎn)領(lǐng)域之一。第一部分技術(shù)概況渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)高超聲速飛行器（飛行馬赫數(shù)超第一部分技術(shù)概況當(dāng)空氣速度達(dá)到2馬赫以上時(shí)，如果取消發(fā)動(dòng)力內(nèi)部的風(fēng)扇渦輪等設(shè)備，讓氣流直接進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)。然后通過(guò)調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)的構(gòu)造（一般是縮小發(fā)動(dòng)機(jī)的直徑），發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部氣流的壓強(qiáng)就會(huì)自動(dòng)上升，節(jié)省了壓氣機(jī)壓氣環(huán)節(jié)。一般只要空氣降到音速之下就可以進(jìn)入燃燒室和燃料混合點(diǎn)燃使用了，點(diǎn)燃后的空氣壓力由噴口噴出，產(chǎn)生強(qiáng)大的反推力，推動(dòng)飛機(jī)或者導(dǎo)彈向前飛機(jī)，這就是所謂的沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)原理。然而人類對(duì)速度的追求是瘋狂的。對(duì)更快的發(fā)動(dòng)機(jī)需求之后，科學(xué)家們很快發(fā)現(xiàn)，當(dāng)速度超越4馬赫后，燃燒室內(nèi)進(jìn)入的氣流速度迅速升高，變?yōu)槌羲伲藭r(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)便會(huì)出現(xiàn)很多問(wèn)題導(dǎo)致速度無(wú)法繼續(xù)提升甚至熄火，讓氣流在超音速下點(diǎn)燃產(chǎn)生穩(wěn)定的推力，這就是超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)。其中4-6馬赫叫做亞燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)，6馬赫以上叫超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)第一部分技術(shù)概況當(dāng)空氣速度達(dá)到2馬赫以上時(shí)，如果取消發(fā)動(dòng)力第一部分技術(shù)概況1913年，法國(guó)工程師雷內(nèi)·勞倫首次提出了沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的概念。他認(rèn)為，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)不停地向前沖擊的時(shí)候，流經(jīng)進(jìn)氣道的空氣會(huì)不斷地增加壓力，這樣不用壓氣機(jī)就可以讓發(fā)動(dòng)機(jī)里的燃料持續(xù)燃燒并向后產(chǎn)生推力。這種發(fā)動(dòng)機(jī)只有進(jìn)氣道、燃燒室和噴管三部分組成，中間沒(méi)有活塞也無(wú)需轉(zhuǎn)子（甚至可以沒(méi)有任何活動(dòng)部件），構(gòu)造極簡(jiǎn)、重量較輕，能夠擁有很大的推重比。?1926年，英國(guó)工程師本杰明·卡特提出了在發(fā)動(dòng)機(jī)中安置火焰穩(wěn)定器的設(shè)計(jì)。1928年，德國(guó)開(kāi)始研究利用激波。當(dāng)飛行器的速度超過(guò)聲速時(shí)，飛行器前方來(lái)不及躲開(kāi)的空氣會(huì)不斷地堆積壓縮，并最終形成激波。激波的厚度只有幾微米，但是激波前后的空氣性質(zhì)會(huì)發(fā)生巨大的變化。德國(guó)人以此為靈感設(shè)計(jì)出了帶中心錐的進(jìn)氣道，利用一系列斜激波來(lái)改善沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣環(huán)境。這兩項(xiàng)發(fā)明奠定了早期沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)。1949年4月，由法國(guó)傳奇工程師雷內(nèi)·勒杜克設(shè)計(jì)的010型飛機(jī)試飛成功第一部分技術(shù)概況1913年，法國(guó)工程師雷內(nèi)·勞倫首次提出了第一部分技術(shù)概況黃銅騎士導(dǎo)彈第一部分技術(shù)概況黃銅騎士導(dǎo)彈第二部分主要類型第二部分主要類型第二部分主要類型

雙燃燒室沖壓組合超燃雙模態(tài)沖壓第二部分主要類型雙燃燒室沖壓組合超燃雙模態(tài)沖壓第二部分主要類型—雙模態(tài)沖壓亞燃/超燃雙模態(tài)沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)是指發(fā)動(dòng)機(jī)可以亞燃和超燃沖壓兩種模式工作的發(fā)動(dòng)機(jī)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的飛行M數(shù)低于6時(shí)，在超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣道內(nèi)產(chǎn)生正激波，實(shí)現(xiàn)亞聲速燃燒；當(dāng)M數(shù)大于6時(shí)，實(shí)現(xiàn)超聲速燃燒，使超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的M數(shù)下限降到3，擴(kuò)展了超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的工作范圍。蘇聯(lián)Kholod的沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)是一種雙模態(tài)亞/超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)，即開(kāi)始點(diǎn)火時(shí)以亞燃模式工作，隨后加速并轉(zhuǎn)換到超燃模式工作。此種雙模態(tài)沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火速度較低（2~3馬赫），有利于減小飛行器的整體質(zhì)量。第二部分主要類型—雙模態(tài)沖壓亞燃/超燃雙模態(tài)沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)是指第二部分主要類型—雙燃燒室沖壓對(duì)于采用碳?xì)淙剂系某紱_壓發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在M3~4.5范圍工作時(shí)，會(huì)發(fā)生燃料不易著火的問(wèn)題，為解決這一問(wèn)題。人們提出了亞燃/超燃雙燃燒室沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)概念。這種發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣道分為兩部分：一部分引導(dǎo)部分來(lái)流進(jìn)入亞聲速燃燒室，另一部分引導(dǎo)其余來(lái)流進(jìn)入超聲速燃燒室。突擴(kuò)的亞聲速燃燒室起超燃燃燒室點(diǎn)火源的作用，使低M數(shù)下，燃料的熱量得以有效釋放。由于亞燃預(yù)燃室以富油方式工作，不存在亞燃沖壓在貧油條件下的燃燒室-進(jìn)氣道不穩(wěn)定性。優(yōu)點(diǎn)：這種方案技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)小，發(fā)展費(fèi)用較低，較適合巡航導(dǎo)彈這樣的一次性使用的飛行器。目前，掌握該技術(shù)的主要是美國(guó)霍布金斯大學(xué)的應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室。第二部分主要類型—雙燃燒室沖壓對(duì)于采用碳?xì)淙剂系某紱_壓發(fā)第二部分主要類型—組合超燃這種方案的M數(shù)范圍是0~15甚至25,用于可在地面起降的有人駕駛空天飛機(jī)。已經(jīng)研究過(guò)的組合式超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)類型:渦輪/亞燃/超燃沖壓、火箭/超燃沖壓等。這種發(fā)動(dòng)機(jī)將成為21世紀(jì)從地面起降的空天飛機(jī)的動(dòng)力。第二部分主要類型—組合超燃這種方案的M數(shù)范圍是0~15甚至第二部分主要類型—組合超燃第二部分主要類型—組合超燃第三部分關(guān)鍵技術(shù)第三部分關(guān)鍵技術(shù)第三部分關(guān)鍵技術(shù)燃燒室的設(shè)計(jì)燃燒室主要是燃料和氣流混合的場(chǎng)所要解決的關(guān)鍵問(wèn)題是在有限的空間(米級(jí))、時(shí)間(毫秒級(jí))內(nèi)和在高速氣流(通常是超聲速氣流)中,實(shí)現(xiàn)燃料的噴射、霧化、蒸發(fā)、摻混、點(diǎn)火、穩(wěn)定燃燒,將化學(xué)能最大限度地轉(zhuǎn)化為熱能,有高的熱效率和較小的壓力損失，但因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)總要逐漸增速。而在不同的速度下，氣流在燃燒室內(nèi)的速度不同，對(duì)于點(diǎn)火等技術(shù)的要求也不同，而簡(jiǎn)單的串聯(lián)不同的發(fā)動(dòng)機(jī)不但增大重量而且并不真的有用，因此在一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)同時(shí)實(shí)現(xiàn)多種模式燃燒就顯得非常關(guān)鍵。一般有兩種方法，一是通過(guò)精密的計(jì)算機(jī)調(diào)整燃燒位置、燃燒強(qiáng)度(燃燒控制)，另一種則是調(diào)整燃燒室?guī)缀蚊娣e，這兩種方式都非常難，需要大量的計(jì)算和實(shí)驗(yàn)。第三部分關(guān)鍵技術(shù)燃燒室的設(shè)計(jì)燃燒室主要是燃料和氣流混合第三部分關(guān)鍵技術(shù)熱平衡管理在采用碳?xì)淙剂系某紱_壓發(fā)動(dòng)機(jī)中，燃料還作為冷卻劑。達(dá)到一個(gè)熱平衡，使發(fā)動(dòng)機(jī)攜帶的燃料與燃燒所需的燃料量相當(dāng)是非常重要的。但是，冷卻的燃油需求量可能超出燃燒所需的燃料量，這意味著用于冷卻的燃料量將比燃燒消耗的燃料多。這樣，熱的多余燃料必然堆積在發(fā)動(dòng)機(jī)的某處，這將有可能使飛行器的航程受影響。替代的方案是在更低的速度下飛行，以減少達(dá)到正確熱平衡的熱負(fù)荷。一體化設(shè)計(jì)氣動(dòng)力一體化、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一體化、燃料供應(yīng)和冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)一體化、調(diào)節(jié)控制設(shè)計(jì)一體化。第三部分關(guān)鍵技術(shù)熱平衡管理在采用碳?xì)淙剂系某紱_壓發(fā)動(dòng)第三部分關(guān)鍵技術(shù)第三部分關(guān)鍵技術(shù)第三部分關(guān)鍵技術(shù)材料技術(shù)、點(diǎn)火技術(shù)

1、高溫壞境，高壓載荷，對(duì)材料要求特別高2、在高超音速中添加燃料并點(diǎn)火無(wú)異于在龍卷風(fēng)中點(diǎn)燃一根火柴。進(jìn)氣道技術(shù)進(jìn)氣道技術(shù)要解決的主要問(wèn)題是要求高超聲速進(jìn)氣道能夠讓發(fā)動(dòng)機(jī)可以持續(xù)穩(wěn)定的進(jìn)氣出氣，且維持穩(wěn)定的壓力，否則發(fā)動(dòng)機(jī)就會(huì)變得不可控制甚至突然熄火。此外因?yàn)榭諝饬鲃?dòng)時(shí)在和發(fā)動(dòng)機(jī)交界處流速恒定為0，這就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)阻力，這個(gè)交界層叫做附面層，高超音速時(shí)，這一阻力效應(yīng)非常大，要解決這些問(wèn)題都需要對(duì)進(jìn)氣道進(jìn)行精密設(shè)計(jì)，研究其三維壓縮效應(yīng)，附面層效應(yīng)等。第三部分關(guān)鍵技術(shù)材料技術(shù)、點(diǎn)火技術(shù)1、高溫壞境，高第四部分各國(guó)進(jìn)展第四部分各國(guó)進(jìn)展“第四部分各國(guó)進(jìn)展在這個(gè)領(lǐng)域，主要是蘇聯(lián)/俄羅斯、美國(guó)、中國(guó)在競(jìng)爭(zhēng)發(fā)展，并在近幾年因其對(duì)未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)方式的改變，越來(lái)越受到人們的關(guān)注?！暗谒牟糠指鲊?guó)進(jìn)展在這個(gè)領(lǐng)域，主要是蘇聯(lián)/俄羅斯、美國(guó)、第四部分各國(guó)進(jìn)展---蘇聯(lián)俄羅斯第四部分各國(guó)進(jìn)展---蘇聯(lián)俄羅斯第四部分各國(guó)進(jìn)展---蘇聯(lián)俄羅斯IGLA”/GLL-8第四部分各國(guó)進(jìn)展---蘇聯(lián)俄羅斯IGLA”/GLL-8第四部分各國(guó)進(jìn)展---美國(guó)美國(guó)在冷戰(zhàn)期間進(jìn)行了多個(gè)高超聲速飛行器試驗(yàn)計(jì)劃，尤其是1986年開(kāi)始的雄心勃勃的美國(guó)國(guó)家空天飛機(jī)（NASP）計(jì)劃，目標(biāo)是研制出可完全重復(fù)使用、單級(jí)入軌、水平起降、超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)推進(jìn)、跨大氣層飛行的空天飛機(jī)。NASP最終由于技術(shù)難度太大而于1995年終止。美國(guó)真正取得超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的突破是1996年開(kāi)始的Hyper-X計(jì)劃，包括X-43A/B/C/D四種飛行器，其中已經(jīng)進(jìn)行飛行試驗(yàn)的是X-43A，使用氫燃料超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)第四部分各國(guó)進(jìn)展---美國(guó)美國(guó)在冷戰(zhàn)期間進(jìn)行了多個(gè)高超聲第四部分各國(guó)進(jìn)展---美國(guó)第四部分各國(guó)進(jìn)展---美國(guó)第四部分各國(guó)進(jìn)展---美國(guó)美國(guó)軍方也開(kāi)展了基于碳?xì)淙剂系某紱_壓發(fā)動(dòng)機(jī)高超聲速飛行器計(jì)劃，其中已取得飛行試驗(yàn)成功的是美國(guó)空軍研究實(shí)驗(yàn)室（AFRL）與國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）聯(lián)合研制的X-51A“乘波者”，標(biāo)志著美國(guó)的軍用高超聲速飛行器進(jìn)入工程化研制階段第四部分各國(guó)進(jìn)展---美國(guó)美國(guó)軍方也開(kāi)展了第四部分各國(guó)進(jìn)展---中國(guó)第四部分各國(guó)進(jìn)展---中國(guó)第四部分各國(guó)進(jìn)展---中國(guó)1987-1992年在863計(jì)劃“天地往返運(yùn)輸系統(tǒng)”論證中，提出“以飛船起步，以空天飛機(jī)為發(fā)展方向”，進(jìn)行了超聲速燃燒的初步研究。90年代初，在921工程和863計(jì)劃的推動(dòng)下，三院31所等國(guó)內(nèi)多家單位開(kāi)始了超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)研工作，在超聲速燃料點(diǎn)火、穩(wěn)定燃燒、高超聲速進(jìn)氣道設(shè)計(jì)、高超飛行器氣動(dòng)、材料、發(fā)動(dòng)機(jī)/飛行器一體化總體設(shè)計(jì)等方面都取得了進(jìn)展。建成了一批相關(guān)地面設(shè)備，如Φ1米高超聲速風(fēng)洞（4~10馬赫，中國(guó)空氣動(dòng)力研究與發(fā)展中心）、Φ1米電弧風(fēng)洞（50MW，航天科技十一院）、JF-12高超聲速激波風(fēng)洞（9馬赫、3000K，中科院力學(xué)研究所）、流量100kg/s的高超聲速?zèng)_壓發(fā)動(dòng)機(jī)自由射流試車(chē)臺(tái)（航天三院31所）等。第四部分各國(guó)進(jìn)展---中國(guó)1987-1992年在863計(jì)第四部分各國(guó)進(jìn)展---中國(guó)《2012-2013航空科學(xué)技術(shù)學(xué)科發(fā)展報(bào)告》第四部分各國(guó)進(jìn)展---中國(guó)《2012-2013航空科學(xué)技第四部分各國(guó)進(jìn)展---中國(guó)根據(jù)劉興洲院士提出的設(shè)想，我國(guó)的高超聲速技術(shù)的發(fā)展將分三步走：2020年前，研制出高超聲速巡航導(dǎo)彈，最大速度6馬赫，射程1000~2000km，可多平臺(tái)裝載；2020~2030年，研制出高超聲速飛機(jī)，巡航速度超過(guò)5馬赫，航程上萬(wàn)公里，實(shí)現(xiàn)1~2小時(shí)全球到達(dá)；到本世紀(jì)中葉，在前兩步的技術(shù)基礎(chǔ)上研制出空天飛機(jī)，可重復(fù)使用，跨大氣層飛行，高空速度可達(dá)12~25馬赫；能直接進(jìn)入地球軌道，完成任務(wù)后再入大氣層滑翔、水平降落。第四部分各國(guó)進(jìn)展---中國(guó)根據(jù)劉興洲院士提出的設(shè)想，我國(guó)感謝老師各位同學(xué)聆聽(tīng)指導(dǎo)感謝老師超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)scramjetengine授課教員：李倩匯報(bào)人：曹棟棟超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)目錄CONTENTS第一部分技術(shù)概況第二部分主要類型第三部分關(guān)鍵技術(shù)第四部分各國(guó)現(xiàn)狀目錄CONTENTS第一部分第二部分第三部分第四部分第一部分技術(shù)概況第一部分技術(shù)概況第一部分技術(shù)概況渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)高超聲速飛行器（飛行馬赫數(shù)超過(guò)聲速5倍的有翼和無(wú)翼飛行器）是未來(lái)軍民用航空器的戰(zhàn)略發(fā)展方向，被稱為繼螺旋槳、渦輪噴氣推進(jìn)飛行器之后航空史上的第三次革命。超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)是實(shí)現(xiàn)高超聲速飛行器的首要關(guān)鍵技術(shù)，是21世紀(jì)以來(lái)世界各國(guó)競(jìng)相發(fā)展的熱點(diǎn)領(lǐng)域之一。第一部分技術(shù)概況渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)高超聲速飛行器（飛行馬赫數(shù)超第一部分技術(shù)概況當(dāng)空氣速度達(dá)到2馬赫以上時(shí)，如果取消發(fā)動(dòng)力內(nèi)部的風(fēng)扇渦輪等設(shè)備，讓氣流直接進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)。然后通過(guò)調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)的構(gòu)造（一般是縮小發(fā)動(dòng)機(jī)的直徑），發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部氣流的壓強(qiáng)就會(huì)自動(dòng)上升，節(jié)省了壓氣機(jī)壓氣環(huán)節(jié)。一般只要空氣降到音速之下就可以進(jìn)入燃燒室和燃料混合點(diǎn)燃使用了，點(diǎn)燃后的空氣壓力由噴口噴出，產(chǎn)生強(qiáng)大的反推力，推動(dòng)飛機(jī)或者導(dǎo)彈向前飛機(jī)，這就是所謂的沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)原理。然而人類對(duì)速度的追求是瘋狂的。對(duì)更快的發(fā)動(dòng)機(jī)需求之后，科學(xué)家們很快發(fā)現(xiàn)，當(dāng)速度超越4馬赫后，燃燒室內(nèi)進(jìn)入的氣流速度迅速升高，變?yōu)槌羲?，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)便會(huì)出現(xiàn)很多問(wèn)題導(dǎo)致速度無(wú)法繼續(xù)提升甚至熄火，讓氣流在超音速下點(diǎn)燃產(chǎn)生穩(wěn)定的推力，這就是超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)。其中4-6馬赫叫做亞燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)，6馬赫以上叫超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)第一部分技術(shù)概況當(dāng)空氣速度達(dá)到2馬赫以上時(shí)，如果取消發(fā)動(dòng)力第一部分技術(shù)概況1913年，法國(guó)工程師雷內(nèi)·勞倫首次提出了沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的概念。他認(rèn)為，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)不停地向前沖擊的時(shí)候，流經(jīng)進(jìn)氣道的空氣會(huì)不斷地增加壓力，這樣不用壓氣機(jī)就可以讓發(fā)動(dòng)機(jī)里的燃料持續(xù)燃燒并向后產(chǎn)生推力。這種發(fā)動(dòng)機(jī)只有進(jìn)氣道、燃燒室和噴管三部分組成，中間沒(méi)有活塞也無(wú)需轉(zhuǎn)子（甚至可以沒(méi)有任何活動(dòng)部件），構(gòu)造極簡(jiǎn)、重量較輕，能夠擁有很大的推重比。?1926年，英國(guó)工程師本杰明·卡特提出了在發(fā)動(dòng)機(jī)中安置火焰穩(wěn)定器的設(shè)計(jì)。1928年，德國(guó)開(kāi)始研究利用激波。當(dāng)飛行器的速度超過(guò)聲速時(shí)，飛行器前方來(lái)不及躲開(kāi)的空氣會(huì)不斷地堆積壓縮，并最終形成激波。激波的厚度只有幾微米，但是激波前后的空氣性質(zhì)會(huì)發(fā)生巨大的變化。德國(guó)人以此為靈感設(shè)計(jì)出了帶中心錐的進(jìn)氣道，利用一系列斜激波來(lái)改善沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣環(huán)境。這兩項(xiàng)發(fā)明奠定了早期沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)。1949年4月，由法國(guó)傳奇工程師雷內(nèi)·勒杜克設(shè)計(jì)的010型飛機(jī)試飛成功第一部分技術(shù)概況1913年，法國(guó)工程師雷內(nèi)·勞倫首次提出了第一部分技術(shù)概況黃銅騎士導(dǎo)彈第一部分技術(shù)概況黃銅騎士導(dǎo)彈第二部分主要類型第二部分主要類型第二部分主要類型

雙燃燒室沖壓組合超燃雙模態(tài)沖壓第二部分主要類型雙燃燒室沖壓組合超燃雙模態(tài)沖壓第二部分主要類型—雙模態(tài)沖壓亞燃/超燃雙模態(tài)沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)是指發(fā)動(dòng)機(jī)可以亞燃和超燃沖壓兩種模式工作的發(fā)動(dòng)機(jī)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的飛行M數(shù)低于6時(shí)，在超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣道內(nèi)產(chǎn)生正激波，實(shí)現(xiàn)亞聲速燃燒；當(dāng)M數(shù)大于6時(shí)，實(shí)現(xiàn)超聲速燃燒，使超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的M數(shù)下限降到3，擴(kuò)展了超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的工作范圍。蘇聯(lián)Kholod的沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)是一種雙模態(tài)亞/超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)，即開(kāi)始點(diǎn)火時(shí)以亞燃模式工作，隨后加速并轉(zhuǎn)換到超燃模式工作。此種雙模態(tài)沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火速度較低（2~3馬赫），有利于減小飛行器的整體質(zhì)量。第二部分主要類型—雙模態(tài)沖壓亞燃/超燃雙模態(tài)沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)是指第二部分主要類型—雙燃燒室沖壓對(duì)于采用碳?xì)淙剂系某紱_壓發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在M3~4.5范圍工作時(shí)，會(huì)發(fā)生燃料不易著火的問(wèn)題，為解決這一問(wèn)題。人們提出了亞燃/超燃雙燃燒室沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)概念。這種發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣道分為兩部分：一部分引導(dǎo)部分來(lái)流進(jìn)入亞聲速燃燒室，另一部分引導(dǎo)其余來(lái)流進(jìn)入超聲速燃燒室。突擴(kuò)的亞聲速燃燒室起超燃燃燒室點(diǎn)火源的作用，使低M數(shù)下，燃料的熱量得以有效釋放。由于亞燃預(yù)燃室以富油方式工作，不存在亞燃沖壓在貧油條件下的燃燒室-進(jìn)氣道不穩(wěn)定性。優(yōu)點(diǎn)：這種方案技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)小，發(fā)展費(fèi)用較低，較適合巡航導(dǎo)彈這樣的一次性使用的飛行器。目前，掌握該技術(shù)的主要是美國(guó)霍布金斯大學(xué)的應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室。第二部分主要類型—雙燃燒室沖壓對(duì)于采用碳?xì)淙剂系某紱_壓發(fā)第二部分主要類型—組合超燃這種方案的M數(shù)范圍是0~15甚至25,用于可在地面起降的有人駕駛空天飛機(jī)。已經(jīng)研究過(guò)的組合式超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)類型:渦輪/亞燃/超燃沖壓、火箭/超燃沖壓等。這種發(fā)動(dòng)機(jī)將成為21世紀(jì)從地面起降的空天飛機(jī)的動(dòng)力。第二部分主要類型—組合超燃這種方案的M數(shù)范圍是0~15甚至第二部分主要類型—組合超燃第二部分主要類型—組合超燃第三部分關(guān)鍵技術(shù)第三部分關(guān)鍵技術(shù)第三部分關(guān)鍵技術(shù)燃燒室的設(shè)計(jì)燃燒室主要是燃料和氣流混合的場(chǎng)所要解決的關(guān)鍵問(wèn)題是在有限的空間(米級(jí))、時(shí)間(毫秒級(jí))內(nèi)和在高速氣流(通常是超聲速氣流)中,實(shí)現(xiàn)燃料的噴射、霧化、蒸發(fā)、摻混、點(diǎn)火、穩(wěn)定燃燒,將化學(xué)能最大限度地轉(zhuǎn)化為熱能,有高的熱效率和較小的壓力損失，但因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)總要逐漸增速。而在不同的速度下，氣流在燃燒室內(nèi)的速度不同，對(duì)于點(diǎn)火等技術(shù)的要求也不同，而簡(jiǎn)單的串聯(lián)不同的發(fā)動(dòng)機(jī)不但增大重量而且并不真的有用，因此在一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)同時(shí)實(shí)現(xiàn)多種模式燃燒就顯得非常關(guān)鍵。一般有兩種方法，一是通過(guò)精密的計(jì)算機(jī)調(diào)整燃燒位置、燃燒強(qiáng)度(燃燒控制)，另一種則是調(diào)整燃燒室?guī)缀蚊娣e，這兩種方式都非常難，需要大量的計(jì)算和實(shí)驗(yàn)。第三部分關(guān)鍵技術(shù)燃燒室的設(shè)計(jì)燃燒室主要是燃料和氣流混合第三部分關(guān)鍵技術(shù)熱平衡管理在采用碳?xì)淙剂系某紱_壓發(fā)動(dòng)機(jī)中，燃料還作為冷卻劑。達(dá)到一個(gè)熱平衡，使發(fā)動(dòng)機(jī)攜帶的燃料與燃燒所需的燃料量相當(dāng)是非常重要的。但是，冷卻的燃油需求量可能超出燃燒所需的燃料量，這意味著用于冷卻的燃料量將比燃燒消耗的燃料多。這樣，熱的多余燃料必然堆積在發(fā)動(dòng)機(jī)的某處，這將有可能使飛行器的航程受影響。替代的方案是在更低的速度下飛行，以減少達(dá)到正確熱平衡的熱負(fù)荷。一體化設(shè)計(jì)氣動(dòng)力一體化、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一體化、燃料供應(yīng)和冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)一體化、調(diào)節(jié)控制設(shè)計(jì)一體化。第三部分關(guān)鍵技術(shù)熱平衡管理在采用碳?xì)淙剂系某紱_壓發(fā)動(dòng)第三部分關(guān)鍵技術(shù)第三部分關(guān)鍵技術(shù)第三部分關(guān)鍵技術(shù)材料技術(shù)、點(diǎn)火技術(shù)

1、高溫壞境，高壓載荷，對(duì)材料要求特別高2、在高超音速中添加燃料并點(diǎn)火無(wú)異于在龍卷風(fēng)中點(diǎn)燃一根火柴。進(jìn)氣道技術(shù)進(jìn)氣道技術(shù)要解決的主要問(wèn)題是要求高超聲速進(jìn)氣道能夠讓發(fā)動(dòng)機(jī)可以持續(xù)穩(wěn)定的進(jìn)氣出氣，且維持穩(wěn)定的壓力，否則發(fā)動(dòng)機(jī)就會(huì)變得不可控制甚至突然熄火。此外因?yàn)榭諝饬鲃?dòng)時(shí)在和發(fā)動(dòng)機(jī)交界處流速恒定為0，這就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)阻力，這個(gè)交界層叫做附面層，高超音速時(shí)，這一阻力效應(yīng)非常大，要解決這些問(wèn)題都需要對(duì)進(jìn)氣道進(jìn)行精密設(shè)計(jì)，研究其三維壓縮效應(yīng)，附面層效應(yīng)等。第三部分關(guān)鍵技術(shù)材料技術(shù)、點(diǎn)火技術(shù)1、高溫壞境，高第四部分各國(guó)進(jìn)展第四部分各國(guó)進(jìn)展“第四部分各國(guó)進(jìn)展在這個(gè)領(lǐng)域，主要是蘇聯(lián)/俄羅斯、美國(guó)、中國(guó)在競(jìng)爭(zhēng)發(fā)展，并在近幾年因其對(duì)未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)方式的改變，越來(lái)越受到人們的關(guān)注。“第四部分各國(guó)進(jìn)展在這個(gè)領(lǐng)域，主要是蘇聯(lián)/俄羅斯、美國(guó)、第四部分各國(guó)進(jìn)展---蘇聯(lián)俄羅斯第四部分各國(guó)進(jìn)展---蘇聯(lián)俄羅斯第四部分各國(guó)進(jìn)展---蘇聯(lián)俄羅斯IGLA”/GLL-8第四部分各國(guó)進(jìn)展---蘇聯(lián)俄羅斯IGLA”/GLL-8第四部分各國(guó)進(jìn)展---美國(guó)美國(guó)在冷戰(zhàn)期間進(jìn)行了多個(gè)高超聲速飛行器試驗(yàn)計(jì)劃，尤其是1986年開(kāi)始的雄心勃勃的美國(guó)國(guó)家空天飛機(jī)（NASP）計(jì)劃，目標(biāo)是研制出可完全重復(fù)使用、單級(jí)入軌、水平起降、超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)推進(jìn)、跨大氣層飛行的空天飛機(jī)。NASP最終由于技術(shù)難度太大而于1995年終止。美國(guó)真正取得超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的突破是1996年開(kāi)始的Hyper-X計(jì)劃，包括X-43A/B/C/D四種飛行器，其中已經(jīng)進(jìn)行飛行試驗(yàn)的是X-43A，使用氫燃料超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)第四部分各國(guó)進(jìn)展---美國(guó)美國(guó)在冷戰(zhàn)期間進(jìn)行了多個(gè)高超聲第四部分各國(guó)進(jìn)展---美國(guó)第四部分各國(guó)進(jìn)展---美國(guó)第四部分各國(guó)進(jìn)展---美國(guó)美國(guó)軍方也開(kāi)展了基于碳?xì)淙剂系某紱_壓