固体燃料超燃冲压发动机原理性试验研究

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固体燃料超燃冲压发动机燃烧室的数值仿真

２１．ｒｔｍａｉｎｄｎｅＩｕｔｙＡｕｏｔｏ
兵工自动化
・７・３
３（）１１
固体燃料超燃冲压发动机燃烧室的数值仿真
杨明，孙波
（京理工大学航空宇航系，南京２０９）南ｌ０４
摘要：基于一种固体燃料超燃冲压实验发动机的实验数据，使用数值模拟软件分别对超燃冲压发动机燃烧室的初始状态以及启动后的燃烧流动进行数值模拟。采用用户自定义函数方式给定ＰＭＭＡ燃料进口边界。数值模拟结果
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固体火箭发动机原理

固体火箭发动机原理
固体火箭发动机是一种利用固态推进剂产生推力的火箭发动机。

它的原理是将固态燃料和氧化剂混合在一起，并在发动机中进行燃烧。

这两种物质通常是以颗粒或颗粒状的形式存在，它们可以在一个封闭的燃烧室中进行燃烧。

在固体火箭发动机中，燃料和氧化剂被称为“固态推进剂”。

当点燃燃料时，它们会产生大量的热能和气体。

这些气体的压力会使它们以很高的速度从喷管中排出，从而产生向相反方向的推力。

根据牛顿第三定律，这个推力将会使火箭产生向前的加速度。

固体火箭发动机的燃烧过程是自持续的，它会持续燃烧直到所有的固态推进剂被耗尽。

这意味着固体火箭发动机不能被停止或重新点火。

一旦点火，它将一直燃烧直到没有燃料剩余为止。

由于固体火箭发动机具有结构简单、启动可靠、重量轻等优点，因此被广泛应用于多种领域，如航天、导弹、火箭等。

但它也有一些局限性，比如无法进行推力调节，燃烧过程无法控制等。

总之，固体火箭发动机通过燃烧固态燃料和氧化剂产生高温高压气体，利用喷射原理产生的反作用力推动火箭前进。

这种发动机在一次性任务和需要简单可靠的场合中表现出色，但在需要灵活性和可控性的应用中相对有限。

固体火箭发动机工作原理

固体火箭发动机工作原理可以概括为：高压气体驱动燃烧室内固体燃料迅速燃烧，产生高温高压燃气，通过喷管排出，产生反作用力推动火箭发动机壳体做功。

具体的工作原理可以细分为以下几个步骤：1. 装药固化：首先将固体火箭发动机的燃烧室和喷管进行预装药，这些药柱通常是由高分子聚合物基复合材料制成。

随后通过增压的方式使燃烧室和喷管内部达到一定的压力，一般为几百个大气压。

在发动机工作时，这个压力会显著降低。

装药的作用就是在这个压力降低的过程中形成燃烧，使装药迅速固化，形成燃烧产物的骨架，保证燃气的畅通。

2. 点燃延期：紧接着上面步骤之后，点燃火箭发动机的燃烧室。

这时需要一个点火装置点燃火药，使其开始燃烧。

然而，单靠火药自身的燃烧产生的推力无法将整个发动机推动，因此需要一根延迟管。

这根延迟管实际上是一根长度的软管，一头接在燃烧室上，一头接在喷管上。

火药燃烧时产生的气体通过喷管向外喷射，同时通过延迟管将火药燃烧时产生的气体导入喷管，产生向下的推力。

这个过程需要一定的时间，这就是所谓的延期。

3. 燃气排出：当火药燃烧产生的气体通过延迟管进入喷管并达到一定压力时，这个压力会克服喷管周围的压差，推动喷管内的物质向外排出。

同时，由于燃烧室和喷管之间的压力降低，燃烧室内的火药会继续燃烧并产生新的燃气，推动火箭发动机壳体向前运动。

这个过程不断进行，直到火药燃尽或发动机壳体达到预定速度为止。

总的来说，固体火箭发动机的工作原理是基于火药燃烧时产生的气体压力和喷射物反作用力的相互作用，实现了高压气体驱动固体燃料迅速燃烧并产生推力，推动火箭发动机壳体运动的效果。

这种发动机结构简单、可靠性高、反应时间快、可以使用各种可储存推进剂等优点，因此在导弹、军用卫星、太空探测器等军事和民用领域得到了广泛的应用。

固体燃料超燃冲压发动机原理性试验研究

Ｅｐｒｎｔｄｎｔｅｐｉｃｐｅｏｏｉｅｓｒｍｊｔｘｅｉｔｕｙｏｈｒｎｉｌｆｓｌｆｌｃａｅｍｅｓｄｕ
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图１室工作原理图
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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
ｃｍｂｓｉｎｏｔｎｎｓｔｅｐａｅａｄｃｍｂｓｉｎｒｇｏｘｉｉｏｕ．ｏｕｔｕｌｅｔｄｏｂｌｎｎｏｕｔｅｉｎｅｈｂｔｃｌｍｎｏｉｅｏｓ

固体燃料超燃冲压发动机燃烧室中pmma自点火性能数值研究

固体燃料超燃冲压发动机燃烧室中pmma自点火性能数值研究摘要：本研究试图探索PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）在固体燃料超燃冲压发动机燃烧室中的自点火性能，以及该材料如何影响整体发动机性能。

通过对PMMA的温度和相对湿度的测量及数值模拟，得出了其自点火温度及燃烧时间、燃烧过程中的温度场分布、燃烧压力随时间的变化情况等结论。

结果表明，PMMA具有稳定的自点火特性，而燃烧密度对自点火特性的影响不大。

关键词： PMMA；自点火；固体燃料；超燃冲压发动机正文：1. 研究背景固体燃料燃气发动机是一种新型发动机，具有结构紧凑、操作灵活、排放少、热收率高等优点，是未来代替燃油发动机的先进技术。

然而，固体燃料发动机必须有一种有效的发动机自点火系统，才能使发动机正常工作。

2. 研究方法为了研究固体燃料超燃冲压发动机燃烧室中PMMA的自点火特性，首先给出了PMMA样品的物理和化学特性，然后进行了实验模拟，测量PMMA的温度和相对湿度，以及利用数值模拟对PMMA燃烧过程的分析。

3. 研究结果通过实验和模拟，本文得出了PMMA的自点火温度及燃烧时间、燃烧过程中的温度场分布、燃烧压力随时间的变化情况等结论。

结果表明，PMMA具有稳定的自点火特性，而燃烧密度对自点火特性的影响不大。

4. 结论本文研究了PMMA在固体燃料超燃冲压发动机燃烧室中的自点火特性，并得出了其自点火温度及燃烧时间、燃烧过程中的温度场分布、燃烧压力随时间的变化情况等数据。

结果表明PMMA具有较高的自点火性能。

PMMA是一种新型的固体燃料，具有自点火性能高、热稳定性好、燃烧速度稳定、热震动小、排放低等优点。

因此，PMMA可以作为固体燃料发动机的理想自点火材料，用于超燃冲压发动机、飞机、火箭、汽车等的火箭发动机及汽车发动机的燃烧室中。

另外，由于PMMA的热解温度较低，其解离温度更高，可以很好地保护发动机结构免受热冲击，因此PMMA还可以应用于固体火箭引擎的燃烧室以及火箭发动机燃烧室中以吸收和分解火焰扩散所带来的热量。

固体火箭发动机测试与试验技术

应急演练实施
定期组织应急演练，提高人员的应急处置能力和协同配合能力。
应急资源准备
提前准备必要的应急资源，如消防器材、急救药品等，确保在紧急情况下能够及时响应。
07
总结与展望
研究成果总结回顾
固体火箭发动机性能提升
通过改进燃料配方、优化燃烧室设计等方式，提高了固体火箭发动机的推力和比冲性能。
测试与试验技术创新
X射线或中子成像技术
通过非破坏性地对发动机内部结构进行成像，了解其内部缺陷、燃烧产物分布等情况。这需要专门的成像设备和辐射防护措施。
激光诊断技术
利用激光干涉、激光多普勒等激光诊断技术，对发动机内部的流场、温度场等进行高精度测量，为性能评估和优化设计提供重要依据。
03
固体火箭发动机试验技术
地面试验技术
半实物仿真
结合实物部件和计算机仿真模型，构建半实物仿真系统，对固体火箭发动机进行更贴近实际的测试和验证。
04
测试与试验数据处理及分析
数据处理基本方法
1 2
数据清洗
去除重复、无效和异常数据，保证数据质量。
数据转换
将数据转换为适合分析的形式，如标准化、归一化等。
3
数据压缩
降低数据存储和处理成本，同时保留关键信息。
故障诊断与性能评估
故障特征提取
从测试数据中提取故障特征，如振动、温度等异常信号。
故障识别与分类
利用模式识别、机器学习等方法对故障进行识别和分类。
性能评估指标
制定评估指标，如推力、比冲、燃烧效率等，对发动机性能进行量化评估。
结果可视化展示
数据可视化
将处理后的数据以图表、图像等形式展示，便于直观理解数据分布和规律。

超燃冲压发动机技术

高超声速进气道从构型上可以分为二维进气道、三维侧压进气道、轴对称进气道和内转向进气道等, 这几种进气道形式各有优缺点, 一般根据行器的具体形式选择合理的进气道形式. 高超声速进气道的基本构型为一个收缩通道后接一等直或微扩通道, 其基本工作原理是利用这一收缩通道将高超声速来流压缩减速至较低马赫数.

1.它可以利用大气中的氧气做为氧化剂，所以冲压发动机在高超声速飞行时，经济性能显著优于涡喷发动机和火箭发动机；发动机内部没有转动部件，结构简单，质量小，成本低，推重比高。 2.冲压发动机也有某些缺点：不能自身起动，需要助推器加速到一定速度才可工作，但这个缺点并不突出；对飞行状态的改变较敏感，当在宽马赫数范围内飞行时，要对进气道进行调节，这样使得进气道结构复杂。

过程H--2为绝热压缩, 在进气道中实现; 2--3 为等压加热, 在燃烧室中进行; 3--4 为绝热膨胀, 在尾喷管中完成; 4--H 为工质在大气中冷却的过程. 在实际工作工程中, 由于存在多种因素导致的流动与热量损失, 冲压发动机的实际工作效率会低于布莱顿循环的效率.
理想的冲压发动机的工作循环示意图

超燃冲压发动机
冲压发动机是吸气式发动机的一种, 它利用大气中的氧气作为全部或部分的氧化剂, 与自身携带的燃料进行反应. 与压气机增压的航空发动机不同, 它利用结构部件产生激波来对高速气流进行压缩, 实现气流减速与增压, 整体结构相对简单. 其工作原理是首先通过进气道将高速气流减速增压, 在燃烧室内空气与燃料发生化学反应, 通过燃烧将化学能转变为气体的内能. 最终气体经过喷管膨胀加速, 排入大气中, 此时喷管出口的气体速度要高于进气道入口的速度, 因此就产生了向前的推力

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。

固体火箭发动机原理

固体火箭发动机原理
固体火箭发动机是一种推进系统，它利用固体燃料在燃烧过程中释放出的大量高温气体产生的推力来推动火箭。

固体火箭发动机的基本原理是利用可燃固体燃料和氧化剂的化学反应产生高温气体，通过喷射出去产生反作用力，从而推动火箭向前飞行。

这种燃烧过程是自持续的，不需要外部的氧化剂供给。

固体火箭发动机的燃料通常是可燃的固体物质，如含有助燃剂和增稠剂的炸药混合物。

而氧化剂则是用于提供氧气的化合物，如高浓度的氧化亚氮。

在发射前，固体燃料和氧化剂被装填在可燃燃料舱中，并且被点火引发燃烧反应。

在燃烧过程中，燃料和氧化剂迅速发生化学反应，生成大量的高温气体。

这些气体通过喷嘴喷射出来，产生后向的推力，从而推动火箭向前加速运动。

固体火箭发动机的推进力主要取决于燃料的燃烧速度和喷射速度。

由于固体燃料和氧化剂都以固体形式存在，因此固体火箭发动机具有结构简单、重量轻、可靠性高的特点。

它常被用于一些需要快速启动的任务，如导弹发射、航天器发射等。

固体火箭发动机的主要优点是可以在短时间内产生较大的推力，且不需要复杂的供氧系统。

然而，由于其燃料不能控制推力大小和持续时间，因此不能被重复使用，并且也不适用于需要调整火箭轨道或进行精确操控的任务。

固体火箭超燃冲压发动机点火燃烧过程实验研究

固体火箭超燃冲压发动机点火燃烧过程实验研究
陈端毓;田维平;董新刚;黄礼铿;张璞
【期刊名称】《推进技术》
【年(卷),期】2024(45)1
【摘要】为解决硼基贫氧燃料固体火箭超燃冲压发动机补燃室内硼颗粒超声速点火燃烧难题,设计制造了在超声速燃气射流掺混区域开设观察窗的点火燃烧过程试验样机,开展了含硼贫氧固体燃料的超声速点火试验。

试验模拟了26 km,Ma5.9的飞行工况并通过高速摄像获得了点火燃烧过程的火焰形态。

试验结果表明:掺混增强装置可以显著改善补燃室内存在的分层流动和一次燃气气固两相分离的现象,为硼颗粒提供良好的点火条件从而提升其附近硼颗粒的点火燃烧性能。

通过合理设计掺混增强装置位置,将硼颗粒在一次燃气喷注口附近的高温点火区点燃比在补燃室中段点燃具有更高的燃烧效率,本文设计的燃烧组织结构在试验中实现了硼贫氧固体燃料0.812的燃烧效率。

【总页数】9页(P144-152)
【作者】陈端毓;田维平;董新刚;黄礼铿;张璞
【作者单位】西安航天动力技术研究所;航天动力技术研究院
【正文语种】中文
【中图分类】V435
【相关文献】
1.固体火箭超燃冲压发动机补燃室构型的影响分析
2.固体火箭冲压发动机补燃室内硼颗粒点火计算研究
3.固体火箭冲压发动机补燃室燃烧过程显示
4.空燃比对固体火箭超燃冲压发动机性能的影响
5.燃气喷射角度对含硼固体火箭超燃冲压发动机补燃室燃烧效率的影响
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固体火箭发动机原理

固体火箭发动机原理
固体火箭发动机是一种利用固体燃料产生推力的发动机，它具有结构简单、可
靠性高、储存方便等优点，因此在航天领域得到广泛应用。

固体火箭发动机的工作原理主要包括燃烧原理、推力调控原理和结构原理。

首先，固体火箭发动机的燃烧原理是指固体燃料在燃烧过程中释放出大量热能，将燃烧产物高速喷出以产生推力。

固体火箭发动机的燃料通常由氧化剂和还原剂组成，当点火后，两者发生剧烈的化学反应，产生大量高温气体，气体在高压下被喷射出来，形成推力。

其次，固体火箭发动机的推力调控原理是指通过控制燃烧速率和喷口的结构来
实现推力的调控。

固体火箭发动机的燃烧速率可以通过改变燃烧室内的燃烧面积和燃料的成分来实现，而喷口的结构则可以通过设计喷口形状和大小来实现。

通过这些方式，可以实现对固体火箭发动机推力的精确调控，满足不同飞行阶段的需求。

最后，固体火箭发动机的结构原理是指固体火箭发动机的内部结构设计。

固体
火箭发动机通常由燃烧室、喷嘴、燃料和氧化剂等部分组成。

燃烧室是燃料和氧化剂进行燃烧的地方，喷嘴则是将燃烧产物高速喷出的部分。

燃烧室和喷嘴的设计对固体火箭发动机的性能有着重要的影响，需要考虑燃烧效率、推力效率和结构强度等因素。

总的来说，固体火箭发动机通过燃烧原理、推力调控原理和结构原理的相互作用，实现了可靠的推力输出。

在航天领域，固体火箭发动机在一次性使用、快速反应等方面具有独特的优势，因此在航天器的发射、变轨和返回等任务中得到了广泛的应用。

随着航天技术的不断发展，固体火箭发动机的性能和可靠性将会得到进一步提升，为人类探索宇宙提供更加可靠的动力支持。

固体火箭冲压发动机的若干技术问题

ＡｓａｔＴｅｔｅｆｏｉｒｃｅｒｍｅａｄｏｅａｏｒｃｌｗｒｓｍａｚｄｂｅｙＴｅｒａｏｓｏｉｅｅｃｅｅｐｂｔｃ：ｈｐｓｌｋｔａｊｔｎｐｒｉｎｐｎｉｅｅｅｕｍｒｅｒｆ．ｈｓｎｒｆｒｎｅｄｖｌ－ｒｙｏｓｄｏｔｉｐｉｉｌｅｆｄｏ
ｍｎｓｅｄｏｌｋｔａｊｔｅｅａａｚｄａｈｌ，ｄｓｍｒｂｅｓｈｕｄｂａｄａｅｔｎｉｉｅｒｔｄｄｓｎｏｉｅｔｐｅｓｉｒｅｒｅｗｒｌｅａｗｏｅａｏｅｐｏｌｍｏｌｅｐｉｔｎｏｔｇａｅｉｍｓｆｏｄｏｃｍｎｙｓｎｓｔｉｎｎｅｇｆ — ｓｅａｄｓｌｋｔａｊｔｌ —ｘｇｎｐｐｌｎ，ｒｉｅ，ａｓｉｎａｅｂｍｉｈｍｅ，ｔ．ｅｒｓａｃｅｈｃｅｄｔｂｉｎｏｄｒｅｒｍｅ，ｗｏｙｅｒｅｌｔａｌｔｔｎｉ，ｆｒｕｎｃａｂｒｅｃＴｅｒｈｓｗｉｎｅｅｌｉｏｃｏｏａｉｎｒｔｏｔｇｈｅｈｏ
Ｓｍｅｔｃｎｌｇｃｌｒｂｅｆｓｌｏｋｔｒｍｊｔｏｈｏｏｉｏｌｅａｐｍｓｏｉｒｃｅａｅｏｄ
ＹＥｒｐｌｏｅｈｏｇ，ｉｎ１０５ＣｉａＡａｅｙｏｒｐｃｏｉＰｏｕｉｎＴｃｎｌｙＸｈ７０２，ｈｎ）Ａｏｄｓｏ
维普资讯
固体火箭技术
第３０卷第６期
ＪｕｎｌｏｏｉｃｅｃｎｌｇｏｒａｆＳｌＲｏｋｔｄＴｅｈｏｏｙ

超燃冲压发动机技术

推进技术本文2002206216收到,作者系中国航天科工集团三院31所高级工程师———超燃冲压发动机技术———刘小勇摘　要　超燃冲压发动机是研究对应飞行马赫数大于6、以超声速燃烧为核心的冲压发动机技术。

它的应用背景是高超声速巡航导弹、高超声速飞机和空天飞机等。

半个世纪以来,它的研究受到了美、俄、法等国的重视。

目前,超燃冲压发动机技术已经开始进行飞行演示验证。

21世纪,超燃冲压发动机技术必将得到较快发展和实际应用,必定会对未来的军事、政治、经济等产生深远影响。

主题词　冲压发动机超声速燃烧超燃冲压发动机高超声速飞行器概述冲压发动机(ramjet )属于吸气式喷气发动机类,由进气道、燃烧室和尾喷管构成,没有压气机和涡轮等旋转部件,高速迎面气流经进气道减速增压,直接进入燃烧室与燃料混合燃烧,产生高温燃气经尾喷管膨胀加速后排出,从而产生推力。

它结构简单,造价低、易维护,超声速飞行时性能好,特别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。

当冲压发动机燃烧室入口气流速度为亚声速时,燃烧主要在亚声速气流中进行,这类发动机称为亚燃冲压发动机,目前得到广泛应用;当冲压发动机燃烧室入口气流速度为超声速时,燃烧在超声速气流中开始进行,这类发动机称为超燃冲压发动机,目前得到了广泛研究。

亚燃冲压发动机一般应用于飞行马赫数低于6的飞行器,如超声速导弹和高空侦察机。

超燃冲压发动机一般应用于飞行马赫数高于6的飞行器,如高超声速巡航导弹、高超声速飞机和空天飞机。

超燃冲压发动机通常又可分为双模态冲压发动机(dual modle ramjet )和双燃烧室冲压发动机(dual combustor ramjet )。

双模态冲压发动机是指发动机根据不同的来流速度,其燃烧室分别工作于亚声速燃烧状态、超声速燃烧状态或超声速燃烧/亚声速燃烧/超声速燃烧状态。

对于这种发动机如果其几何固定,通常能够跨4个飞行马赫数工作,目前研究较多的是M ∞=3(4)～7(8)的双模态冲压发动机;双模态冲压发动机如果几何可调,则能够在更宽的马赫数范围内工作,如M ∞=2～12。

一种以PMMA为燃料的超燃冲压发动机燃烧室的数值模拟

一种以PMMA为燃料的超燃冲压发动机燃烧室的数值模拟1)杨明2)，孙波（南京理工大学航空宇航系，江苏南京210094）摘要：依据以色列的一种固体燃料超燃冲压发动机的实验研究进行数值模拟以期建立较为合理的数值计算模型。

使用数值模拟软件分别对超燃冲压发动机燃烧室的初始状态以及启动后的燃烧流动进行数值模拟。

模型中发动机燃烧室以及扩张段的壁面均为PMMA固体燃料，在处理燃料加质边界时采用用户自定义函数方式给定。

数值模拟结果显示：燃烧室固体燃料壁面的燃料退移速率与实验测得的燃料退移速率有一定差异，但是整个燃面沿轴向的燃速分布规律与实验值近似；沿轴向的燃面附近的压力分布与实验数据较为吻合。

研究结果表明本文所建立的数值计算模型较为合理，对固体燃料超燃冲压发动机的理论研究具有一定参考价值。

关键词：超燃冲压发动机；数值模拟；PMMA；流场特性；燃料退移速率；引言冲压发动机作为一种吸气式发动机，在M≥3的时候，其有力的表现证明其相比较涡轮式发动机的优越性，特别是在M≥5的高超声速飞行状态下显得更为突出。

美国，法国，俄罗斯，日本等国家提出的高超声速飞行器推进技术方案，主要选择以超声速燃烧冲压发动机（简称超燃冲压发动机或Scramjet）为主体组合式动力装置，Scramjet的燃烧室的原理和结构相对简单，但其工作过程却十分复杂，高超声速飞行条件下，空气经过进气道，隔离段增压减速到达燃烧室中相对飞行器还保持超声速流动。

由于描述超声速流动中燃烧现象的数值模型非常复杂，超声速流动中的燃烧现象数值模拟相比较常比热完全气体流动难度很大，仅考虑非平衡流动数值模拟，现阶段精确描述超声速流动的燃烧流动的数学模型与耦合化学反应动力学模型的流动控制方程的求解存在着矛盾。

考虑两相流和湍流以后，相关的理论模型和数值计算方法显得更不成熟。

[1]国外开展固体燃料超燃冲压发动机研究的主要有美国海军研究生院、宾夕法尼亚州立大学、以色列工学院三家单位，他们对固体燃料超燃燃烧室进行了大量的直联式试验和数值模拟研究，国内尚无该领域研究的报道。

固体火箭超燃冲压发动机结构

固体火箭超燃冲压发动机结构固体火箭超燃冲压发动机的结构一般由以下几个主要部分组成：燃烧室、喷管、推进剂、燃料、起爆装置、增压器和控制系统等。

下面我们来详细介绍固体火箭超燃冲压发动机的结构和工作原理。

1. 燃烧室固体火箭超燃冲压发动机的燃烧室是燃烧燃料和氧化剂的地方，它的设计非常关键，直接影响到燃烧效率和推力输出。

燃烧室一般由耐高温高压的材料制成，如金属或陶瓷材料。

燃烧室的内部表面一般会进行特殊的处理，以增加其抗热和抗腐蚀性能。

2. 喷管固体火箭超燃冲压发动机的喷管位于燃烧室的尾部，是气体喷出的通道，其设计对推进效率和推力输出也有重要影响。

喷管一般为锥形或聚焦结构，可以有效地将燃烧产生的高温高压气体加速喷出，产生更大的推力。

3. 推进剂固体火箭超燃冲压发动机的推进剂是燃料和氧化剂的组合，一般采用固体燃料和氧化剂的混合物。

推进剂的选择对火箭的性能和推力输出有重要影响，一般需要考虑推进剂的能量密度、燃烧速度、热值等参数。

4. 燃料固体火箭超燃冲压发动机的燃料一般为固体燃料，如固体燃料推进剂、石墨烯等。

固体燃料具有能量密度高、稳定性好、操作简单等优点，适合用于火箭推进系统。

5. 起爆装置固体火箭超燃冲压发动机的起爆装置用于引燃燃料和氧化剂，在火箭发射前需要通过起爆装置点燃燃料和氧化剂，启动火箭发动机。

起爆装置一般采用电火花或火药点火的方式，能够可靠地引燃推进剂。

6. 增压器固体火箭超燃冲压发动机在燃烧过程中会产生高温高压气体，为了提高燃烧效率和推力输出，通常会使用增压器来增加燃料和氧化剂的压力，促进燃烧反应。

增压器一般采用涡轮增压或液压增压的方式，能够有效提高发动机的性能。

7. 控制系统固体火箭超燃冲压发动机的控制系统用于监测和控制发动机的工作状态，根据需要调节推力输出和燃烧效率。

控制系统包括传感器、执行器、控制器等部分，能够确保发动机的正常运行和安全性。

综上所述，固体火箭超燃冲压发动机是一种高效推进系统，其结构复杂，但在现代航天领域有着重要的应用价值。

超燃发动机工作原理

超燃发动机工作原理超燃冲压发动机（Scramjet）是一种无移动部件的吸气式发动机，专门设计用于在超声速（通常指马赫数大于5）飞行条件下工作。

其工作原理与常规喷气发动机不同，因为它没有旋转的压气机来压缩空气。

以下是超燃冲压发动机的主要工作原理和组成部分：1. 进气道（Intake）：超燃冲压发动机的进气道通常具有可变几何形状，用以适应不同的飞行马赫数。

当高速气流进入进气道时，会经历一系列扩张和收缩的过程，这有助于减速气流并增加其静压。

2. 收敛段和扩散段：进气道内部分为收敛段和扩散段。

收敛段减小横截面积，使得气流速度降低，压力和温度上升；扩散段则增大横截面积，进一步减速气流并进一步提高压力和温度。

3. 燃烧室（Combustion chamber）：减速后的气流进入燃烧室，在这里与喷射进来的燃料混合并燃烧。

由于气流速度仍然非常高，燃烧必须在低超声速或近音速条件下进行，这要求燃烧室设计得非常高效。

4. 膨胀喷管（Exhaust nozzle）：燃烧产生的高温气体随后进入膨胀喷管，喷管进一步加速气体，产生推力。

由于气体已经是超声速，喷管的设计不需要像亚声速发动机那样考虑复杂的膨胀过程。

超燃冲压发动机的关键挑战包括：（1）湍流燃烧控制：在超声速条件下维持稳定的燃烧是非常困难的，需要高度先进的燃烧室设计和燃料注入策略。

（2）材料和热防护：由于气流温度极高，发动机内部的材料必须能够承受极端的热应力，同时还需要有效的热防护系统。

（3）启动问题：在低速度下，超燃冲压发动机无法自行启动，需要借助其他方式（如火箭发动机）加速到足够的速度。

超燃冲压发动机适用于高超声速飞行器，如某些高速侦察飞机和高超音速武器系统。

随着技术的发展，它们在未来太空旅行和临近空间活动中可能扮演重要角色。

固体冲压发动机原理

固体冲压发动机原理
嘿，朋友们！今天咱们来聊聊固体冲压发动机原理。

想象一下，这固体冲压发动机就像是一个超级大力士，能产生巨大的力量推动东西前进。

简单来说呢，固体冲压发动机主要由进气道、燃烧室和喷管这几个关键部分组成。

空气就像个调皮的小朋友，从进气道呼呼地跑进来。

然后呢，固体燃料在燃烧室内就开始“燃烧自己，照亮别人”啦，产生大量的热能。

这就好比我们吃了好多好吃的，身体就有了能量。

这些热能让空气迅速膨胀，变得超级有力量。

最后，这些充满力量的空气就像短跑运动员一样，从喷管冲出去，产生强大的推力，推动着飞行器或者其他东西向前飞呀飞。

可以说固体冲压发动机就是个厉害的能量转化器，把固体燃料的能量转化成前进的动力。

就像我们骑自行车，脚用力蹬，车子就跑起来啦。

是不是还挺有趣的呀？好啦，关于固体冲压发动机原理就先说到这儿啦，大家明白了不？。

超燃冲压发动机的基本原理

超燃冲压发动机的基本原理下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。

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超燃冲压发动机研究综述

超燃冲压发动机研究综述
贺武生
【期刊名称】《火箭推进》
【年(卷),期】2005(031)001
【摘要】超燃冲压发动机技术是一项新型的、具有广阔发展前景的推进技术.本文对国内外超燃冲压发动机最新研制情况进行了综述,重点论述了该类发动机关键技术研究情况,并对关键技术研究及思路提出了几点建议.
【总页数】4页(P29-32)
【作者】贺武生
【作者单位】陕西动力机械设计研究所,陕西,西安,710100
【正文语种】中文
【中图分类】V43
【相关文献】
1.超燃冲压发动机燃烧室亚/超燃模态数值研究 [J], 王靛;蔡元虎;宋文艳;肖隐利
2.超燃冲压发动机支板研究综述 [J], 刘昊;张蒙正;豆飞龙
3.超燃冲压发动机推阻力特性研究综述 [J], 赵宏亮;张蒙正
4.国外磁流动力学能量旁路超燃冲压发动机发展概况——一种新型高速冲压发动机[J], 刘敬华;童建忠;邢君波;徐逸梅
5.煤油超燃冲压发动机两相流场数值研究(Ⅲ)煤油在超燃流场中的多步化学反应特征 [J], 黄生洪;徐胜利;刘小勇
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冲压发动机工作原理

冲压发动机工作原理
冲压发动机是一种常见的内燃机，其工作原理是通过燃料的燃烧来产生高压气体，从而驱动活塞运动，从而驱动机械设备运转。

冲压发动机的工作原理主要包括进气、压缩、燃烧和排气四个过程。

首先，进气过程。

在冲压发动机中，进气是指空气进入气缸的过程。

当活塞下行时，气缸内的压力降低，进气阀打开，外部空气通过进气管道进入气缸，填满气缸内的空间。

其次，压缩过程。

当活塞上行时，气缸内的空气被压缩，压缩比增大，温度和压力也随之升高。

这一过程使得空气更容易燃烧，从而提高了燃烧效率。

接下来是燃烧过程。

在压缩结束后，喷油器喷入燃油，与气缸内的压缩空气混合后被点火，燃烧产生高温高压气体，推动活塞下行。

这一过程释放出的能量将被传递到发动机的输出轴上，驱动机械设备工作。

最后是排气过程。

在活塞下行的同时，废气被排出气缸，通过排气管道排出发动机。

这一过程将废气从发动机中排出，为下一个工作循环做好准备。

冲压发动机的工作原理简单明了，但其中涉及的燃烧、压缩等物理过程却十分复杂。

通过不断的改进和优化，冲压发动机在各个领域都有着广泛的应用，成为了现代工业中不可或缺的动力来源。