超燃冲压发动机技术
涡轮发动机和超燃冲压发动机的应用领域
涡轮发动机和超燃冲压发动机的应用领域1. 概述涡轮发动机和超燃冲压发动机作为先进的动力装置，正日益受到各行各业的关注和广泛应用。
它们在航空航天、汽车、船舶以及工业设备领域都具有重要的应用价值。
本文将围绕涡轮发动机和超燃冲压发动机的应用领域展开深入探讨，带您了解这两种先进动力装置的广泛应用和未来发展趋势。
2. 航空航天领域2.1 涡轮发动机涡轮发动机在航空领域具有重要地位，它被广泛应用于民航客机、军用飞机以及直升机等飞行器中。
其高效能、高可靠性和稳定的推力输出，使得现代航空器能够实现远程飞行、高速巡航和复杂飞行任务。
2.2 超燃冲压发动机超燃冲压发动机是未来航空航天领域的研究热点，其采用高温、高压的工作原理，可显著提高发动机的推力和燃烧效率，从而推动飞行器实现更高的速度和更远的航程。
未来，超燃冲压发动机有望成为下一代喷气式飞机的主要动力装置。
3. 汽车领域3.1 涡轮发动机汽车领域广泛应用着涡轮增压发动机，它利用废气能量驱动涡轮增压器增加进气量，从而提高发动机的功率输出和燃烧效率。
现代涡轮增压发动机在汽车行业被广泛用于提高动力性能和降低燃油消耗。
3.2 超燃冲压发动机虽然超燃冲压发动机目前在汽车领域还没有大规模应用，但其在未来汽车动力系统中的潜力备受关注。
超燃冲压发动机可以显著提高汽车动力性能，同时降低排放和燃油消耗，是未来引擎技术的发展方向之一。
4. 船舶和工业设备领域4.1 涡轮发动机在船舶和工业设备领域，涡轮发动机被广泛应用于各种大型船舶、发电机组和工业设备中。
其高功率、高可靠性和长期稳定运行的特点，使得涡轮发动机成为这些领域不可或缺的动力装置。
4.2 超燃冲压发动机船舶和工业设备领域对超燃冲压发动机的需求也在逐渐增加。
超燃冲压发动机能够提供更高的动力输出和更低的排放，符合现代船舶和工业设备对节能环保的要求，因此在这些领域有着广阔的应用前景。
5. 总结与展望本文围绕涡轮发动机和超燃冲压发动机的应用领域进行了深入探讨，从航空航天、汽车、船舶和工业设备领域分别进行了介绍和分析。
超燃冲压发动机 热管理
超燃冲压发动机热管理全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：超燃冲压发动机（Supercritical Combustion Ramjet，简称SCRJ）是一种新型的高速发动机，采用了超燃燃烧技术，结合了冲压发动机的特点，能够实现更高的飞行速度和更高的燃烧效率。
热管理对于SCRJ来说至关重要，它能够影响发动机的性能和寿命，保证发动机的正常运行。
热管理对SCRJ的重要性：SCRJ是一种高速发动机，工作温度非常高，燃烧室内温度可达到3000K以上，如果热管理不当，会导致发动机过热，损坏发动机零部件，甚至导致爆炸。
热管理是SCRJ发动机设计的重要组成部分，关系到发动机的性能和安全。
热管理的主要技术：1.冷却系统：SCRJ采用冷却系统来降低发动机零部件的温度，保持发动机在正常工作温度范围内。
冷却系统包括内部冷却和外部冷却两种方式。
内部冷却主要是利用发动机本身的流体循环来将燃烧室和喷嘴降温，外部冷却则采用空气或液体来冷却发动机表面。
2.燃烧控制：燃烧控制是通过调整燃料供给和空气流量来控制燃烧室内温度，保持发动机在安全工作范围内。
燃烧控制技术包括喷射式燃烧和旋流燃烧等方式，能够有效地降低燃烧室内温度，提高燃烧效率。
3.隔热材料：SCRJ发动机使用隔热材料来包裹发动机零部件，减少热量传导和辐射，防止发动机温度过高。
隔热材料有陶瓷、碳纤维等材料，能够有效地减少温度梯度，提高发动机的使用寿命。
1.性能提升：良好的热管理能够提高SCRJ的燃烧效率，降低燃料消耗，提高推力和飞行速度。
合理的燃烧控制和冷却系统能够实现发动机的最佳工作状态，提高整体性能。
2.安全保障：热管理对于SCRJ的安全性至关重要，能够保证发动机在高温环境下正常工作，防止过热导致的事故发生。
合理的热管理能够延长发动机寿命，减少维护和更换成本。
3.环保节能：SCRJ发动机采用超燃燃烧技术，具有更高的燃烧效率和更低的排放，通过热管理技术能够进一步提升能源利用率，减少对环境的影响。
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。
固体超燃冲压发动机 成本
固体超燃冲压发动机成本
固体超燃冲压发动机是一种新型的发动机技术，它利用高能量含量的固体燃料和超燃冲压技术来提高发动机的性能和效率。
这种发动机具有高推力、高效率和快速响应的特点，适用于航空航天领域以及军事应用。
固体超燃冲压发动机的成本主要包括研发成本、制造成本和运营成本三个方面。
首先是研发成本，固体超燃冲压发动机是一种高新技术产品，需要大量的研发投入。
研发成本包括人力成本、设备成本、试验成本等，通常需要数亿到数十亿的资金投入。
其次是制造成本，固体超燃冲压发动机的制造过程相对复杂，需要高精度的加工设备和材料。
制造成本包括原材料成本、加工成本、装配成本等，通常也需要数百万到数千万的资金投入。
最后是运营成本，固体超燃冲压发动机的运营成本包括燃料成本、维护成本、修理成本等。
由于固体超燃冲压发动机的性能和效率较高，运营成本相对较低，但仍需要一定的资金支出。
总的来说，固体超燃冲压发动机的成本较高，需要大量的资金投入才能研发、制造和运营。
但随着技术的不断进步和成熟，相信固体超燃冲压发动机将会在未来得到更广泛的应用和发展。
超燃冲压发动机
由于来流不均匀，超燃冲压发动机的燃烧室的工作非常复杂。因此，燃烧室的设计和试验特别是超声速燃烧过程的研究非常重要。尽管数值模拟技术已发展到了相当高的水平，但这种发动机燃烧室的研究发展还主要依靠试验。高超声速推进系统研究对试验设备的要求很高，要模拟的气动参数变化范围大。而且，只有有限的试验可在地面进行，大部分问题必须通过飞行试验解决。
超燃组合发动机
尽管超燃冲压发动机有许多优势，是高超声速飞行器的最佳吸气式动力，但它不能独立完成从起飞到高超声速飞行的全过程，因此人们提出了组合式动力的概念。早在50年代对超燃冲压概念进行论证时，人们就提出了以超燃冲压为主的组合式动力的方案，这种方案的M数范围是0~15甚至25。用于可在地面起降的有人驾驶空天飞机。至今，已经研究过的组合式超燃冲压发动机类型很多，包括涡轮/亚燃/超燃冲压、火箭/超燃冲压等。这种发动机将成为21世纪从地面起降的空天飞机的动力。超燃冲压发动机关健技术燃料的喷射、掺混、点火
航空航天中的运用
喷气式发动机的燃料燃烧需要氧气，但大气层外没有足够的氧气来维持燃烧。因此，飞往太空需要火箭推喷气式发动机
进，还要携带燃料和氧化剂。即使像航天飞机这样当今最先进的发射系统，液氧和固体氧化剂也占去了发射重量的一半，这才保证了在进入地球轨道的整个航程中，燃料能持续燃烧。超声速燃烧冲压式发动机可能是解决方法之一。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。经过几十年间歇式的发展，超燃冲压发动机终于插上翅膀，成为现实。研究人员计划在2007年、2008年进行关键的全尺寸发动机地面试验，并在2009年展开一系列突破技术屏障的飞行试验。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。
超燃冲压发动机热效率
超燃冲压发动机热效率1. 引言随着环保和能源安全的要求逐渐提高，汽车行业也逐渐朝着高效动力系统的方向发展。
冲压发动机是近年来备受关注的一种技术，其具有高压缩比、高温度、高功率密度等特点，被认为是替代传统发动机的一种具有前景的动力源。
其中，提高冲压发动机的热效率是关键问题之一，本文将通过对冲压发动机热效率的分析，探讨超燃冲压发动机提高热效率的途径。
2. 冲压发动机的热效率冲压发动机由于具有高压缩比和高温度等特点，其热效率较传统发动机有较大提高。
热效率是指发动机输出功率与消耗燃料的比率。
通常情况下，热效率值越高，发动机的排放量和燃料消耗量就越低。
而冲压发动机由于利用高压缩比和温度等优势，其热效率值通常能够提高20%以上，达到40%以上，可以说是相当高效的一种动力系统。
3. 超燃冲压发动机的热效率超燃冲压发动机是目前冲压发动机技术的一种扩展，其能够在不增加机械结构复杂度的情况下，进一步提高燃烧过程的热效率。
超燃冲压发动机能够在燃烧室内加入额外的燃料和氧气，同时加入适量的水和催化剂，促进完全燃烧和蒸发过程，从而进一步提高热效率和动力性能。
4. 提高热效率的途径除了利用超燃冲压技术提高发动机热效率外，还可以采用以下途径：- 提高压缩比：增加压缩比能够提高燃烧室内的温度和压力，促进燃烧过程的发生和加速。
- 采用高温材料：使用高温材料能够抵御高温高压的环境，保证发动机的稳定性和寿命，并提高热效率。
- 加强燃油系统：采用高压燃油系统能够更好地控制燃料的喷射和燃烧过程，从而进一步提高热效率。
- 优化进气系统：优化进气系统能够增加燃料和空气的混合程度，进一步提高燃烧效率和热效率。
5. 结论随着能源和环保问题的不断突出，超燃冲压发动机作为一种高效、高性能的动力源渐渐替代了传统发动机，被广泛应用于航空、汽车等领域。
提高热效率是冲压发动机的关键之一，可以通过采用超燃冲压技术、加强燃油系统、优化进气系统等途径来实现。
预计冲压发动机在未来的技术和市场中将有更加宽广的发展前景。
超燃冲压发动机关键技术
超燃冲压发动机关键技术
超燃冲压发动机关键技术
1、燃料
流过超燃冲压发动机的气流速度始终为超声速，空气流过飞行器体内通常只有几毫秒的滞留时间，要想在这样短的时间内完成压缩、增压，并与燃料在超声速流动状态迅速、均匀稳定地完成低损失、高效率的掺混、点火并燃烧是十分困难的，燃料与空气的掺混好坏直接影响发动机的长度和热负荷。
因此，应对发动机尺寸、形状、燃料种类、喷注器设计、燃烧机理等多方面的因素进行综合性理论和试验研究。
2、燃烧室的设计
由于来流不均匀，超燃冲压发动机的燃烧室的工作非常复杂。
因此，燃烧室的设计和试验特别是超声速燃烧过程的研究非常重要。
尽管数值模拟技术已发展到了相当高的水平，但这种发动机燃烧室的研究发展还主要依靠试验。
高超声速推进系统研究对试验设备的要求很高，要模拟的气动参数变化范围大。
而且，只有有限的试验可在地面进行，大部分问题必须通过飞行试验解决。
超燃冲压发动机
超燃冲压发动机的工作原理
• 在冲压喷气发动机的基本原理的基础上，还包括 燃料喷射和混合在超音速流场条件下的稳定技术。
超燃冲压发动机的关键技术
• • • • • • • 燃料的喷射、掺混、点火 燃烧室的设计和试验技术 发动机与机体（弹体）的一体化设计 耐高温材料和吸热燃料 火焰保持器 热平衡 火焰特性描述
• 由澳大利亚昆士兰大学的一个研究小组在 2002 年先于 NASA 成功地试验了超燃冲压发动机，首 次在飞行中产生净推力，发动机工作了 10 秒钟。
超燃冲压发动机的类型
• • • • • • • • 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 超燃组合发动机
超燃冲压发动机
什么是超燃冲压发动机
• 超声速燃烧冲压式发动机，简称超燃冲压发动机， 即燃料在超声速气流中进行燃烧的冲压发动机。
什么是超燃冲压发动机
• 采用碳氢燃料时，飞行M数在8以下，当使用液氢 燃料时，飞行M数可达到6~25。
什么是超燃冲压发动机
• 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 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ。
超燃冲压发动机的发展
• 80年代中期，美国政府启动了以超燃冲压发动机 为动力的国家空天飞机计划。1994年取消该计划。 • 2004年，NASA的HyperX计划完成，成功地进行了 两次氢燃料超燃冲压发动机飞行试验。
超燃冲压发动机的发展
• X-51A计划可以看作是美国“国家空天飞机” （NASP）计划和X-43计划的一个延续。
超燃冲压发动机的发展
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超燃冲压发动机技术涉及到大量基础和应用科学问题, 是高 难度的高新技术。从高超声速技术发展来看高超声速技术飞 行距离实际应用还有些距离。但是, 由于高超声速巡航导弹 和空天飞机等需求的牵引, 越来越多的国家和地区仍在持续 进行超燃冲压发动机技术研究。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, 必将对军事、航天、国民 经济等产生深远影响
超燃冲压发动机主要由进气道、隔离段、燃烧室与尾喷管组成. 进气道的主要功能是捕获足够的空气, 并通过一系列激波系进行压缩, 为 燃烧室提供一定流量、温度、压力的气流, 便于燃烧的组织. 隔离段是位于进气道与燃烧室之间的等直通道, 其作用是消除燃烧室的 压力波动对进气道的影响, 实现进气道与燃烧室在不同工况下的良好匹配 . 当燃烧室着火后压力升高, 隔离段中会产生一系列激波串, 激波串的长度 和位臵会随着燃烧室反压的变化而变化. 当隔离段的长度足够时, 就能保 证燃烧室的压力波动不会影响进气道. 燃烧室是燃料喷注和燃烧的地方, 超燃冲压发动机中燃料可从壁面和支板 或喷油杆喷射. 超燃冲压发动机中的火焰稳定与亚燃冲压发动机不同, 它 不能采用V型槽等侵入式火焰稳定装臵,因为它们将带来巨大的阻力, 因此 目前普遍采用凹腔作为火焰稳定器. 尾喷管则是气流膨胀产生推力的地方.
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.
革命性的动力系统
首先, 由于巡航飞行马赫数远远高于传统战斗机, 现有的吸气 式发动机已不再适用. 当马赫数高于3 时由于进气道激波产生 的压缩已经很强, 不再需要压气机,而应当采用冲压发动机; 而 当马赫数达到6 左右时, 气流的总温已达1500K以上, 传统的亚 声速燃烧冲压发动机效率大大降低; 而如果保持进入发动机 的气流为超声速, 在超声速气流中组织燃烧, 发动机仍能有效 地工作, 这就是超声速燃烧冲压发动机(scramjet-supersonic combustion ramjet, SSCR). 超燃冲压发动机在Ma6 以上的性能 远高于亚燃冲压发动机, 它能工作到Ma12 » Ma15 左右
高超声速来流首先受到进气道前体压缩面的预压缩, 然后再 受到隔离段激波串的进一步压缩, 最后以超声速进入燃烧室. 高超声速进气道的工作过程就是一个将高超声速来流进行压 缩减速的过程,高超声速进气道设计的关键是如何实现高效进 气与压缩 （1）进气道启动限制 当进气道收缩比过大或进气道反压过高 时，进气道会陷入不启动状态。在这种状态下进气流量急剧 减小，将直接导致发动机推力下降，甚至熄火。进气道设计 的最低要求是能够正常启动，确保足够的进气流量。 （2）高温效应 由于压缩效应和黏性的影响，当马赫数较高时 来流总温较高，进气道气流将出现振动能激发、电离、离解 等现象，即高温效应
空天飞机
能够象普通飞机一样起飞, 以高超声速在大气层中飞行, 在 30km ～100km高空的飞行速度可达12～25 倍声速; 能够直接 加速进入地球轨道; 能安全返回并再入大气层, 象普通飞机一 样在大气层中滑翔并降落; 能够重复使用。 空天飞机(包括跨大气层飞机) 将作为反卫星武器平台、监视 和侦察平台、天基系统的支援平台, 在未来的空间控制和空 间战中将发挥重要作用: 迅速回收或更换与国家安全密切相 关的失效或失误的航天器(如卫星等) ;检查来历不明和可疑的 轨道飞行目标; 捕捉或摧毁不友好的航天器; 当航天器观察到 地面或空间出现严重事件时, 可用空天飞机迅速查明情况, 救 援处于困境或生病的宇航员或使他们摆脱困境。
（3）钝前缘效应 为了满足承受气动加热的需要，高超飞行器 的千元需要钝化处理。高超声速钝前缘将导致熵层的出现， 从而影响边界层的发展、转捩，影响进气道性能。 （4）黏性效应 在高温条件下，边界层对进气道性能存在较大 的影响：在有逆压梯度的区域会产生边界层分离，在进气道 构型设计中必须细致分析分离的位臵、大小、不确定性因素 较多；流动边界层导致的机械能损失占据高超声速进气道损 失的重要部分 （5）波系配臵难 进气道预压缩段与进气道入口段存在较为复 杂的激波誉膨胀波系，激波与边界层发生干扰之后，还会在 流场中产生更为复杂的波系结构，因此对波系进行合理配臵 存在较大困难
与传统吸气式发动机相比, 超燃冲压发动机的阻力较大, 实现 推阻平衡比较困难. 为了降低飞行器阻力, 必须采用飞行器机 体/发动机一体化设计. 通常将超燃冲压发动机臵于高升阻比 机体下腹部, 飞行器前体下壁面作为进气道外压缩段, 后体下 壁面作为喷管的外膨胀段
分为纯超燃冲压发动机、双模态超燃冲压发动机和双燃烧室 超燃冲压发动机3 类. 纯超燃冲压发动机是指其完全采用超声速燃烧模态(简称超 燃), 工作模态单一、工作范围一般大于Ma6; 双模态超燃冲压发动机(scramjet-dual mode scramjet, DM) 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。对于这种发动机如果几何固定， 通常能够跨4Ma飞行工作，目前研究较多的是Ma=4-8的双模 态冲压发动机；如果几何可调，则能够在Ma=2-12范围内工 作。 双燃烧室超燃冲压发动机(dual combustor ramjet, DCR) 串联 了亚燃与超燃两个燃烧室, 其中亚燃燃烧室起到提供高温富 燃燃气或点火源的作用,主要目的是用亚燃冲压发动机点燃超 燃冲压发动机来解决煤油燃料的点火和稳定燃烧等问题.其有 效的工作范围为Ma3»Ma6.
超燃冲压发动机的应用背景
1.高超声速巡航导弹
பைடு நூலகம்
具有快速反应能力、相当高的突防概率、具有很强的穿透 力。凭借其高速度, 在很短时间(不超过10min)内就能够打击 近千千米以外的目标。美国发展巡航导弹的重要目标就是增 强快速反应与打击能力, 尤其是打击机动目标, 如导弹发射架 、航空母舰等高价值机动目标。高超声速巡航导弹能有效地 遏制地基、机载、舰载预警及武器系统整体功能的发挥。在 满足命中精度要求的条件下, 高超声速巡航导弹的巨大动能 能有效地提高对加固目标(包括深埋地下目标) 等目标的毁伤 概率
这种发动机有两套进气系统，吸入的超声速空气经由一套进 气系统减速至亚声速速度，然后与富油环境中的常规液体碳 氢燃料混合并点火，膨胀的燃烧产物则与经另一套进气系统 进入的超声速空气混合，并在超声速燃烧室中更加完全的燃 烧。工作界限Ma=3，最大工作速度Ma=6.5。
进气道
1.前体压缩面 为进气道提供流场品质足够好、流量达到要求的 预压缩气流 2.进气道压缩面 对气流进一步压缩，使气流的马赫数、压力满 足设计指标 3.隔离段 隔离燃烧室的压力波动对进气道的影响；在高燃烧室 反压条件下形成预燃激波系
高超声速飞机
高超声速飞机在实时侦察、远程快速部署和精确打击方面 具有明显的军事价值。高超声速飞机实施实时侦察有独特的 优越性。目前, 各国主要依靠卫星和常规侦察机执行侦察任 务, 这两种侦察手段均有局限性, 特别是在对一些重大突发事 件的实时侦察方面存在明显不足。高超声速飞机具有突防能 力强, 被拦截概率小, 能深入敌纵深进行侦察的特点。 高超声速战斗机配挂防区外攻击武器, 以高空、高速进入 或退出目标区, 或战斗机配挂高超声速防区外攻击武器, 利用 武器的高超声速实施突防、攻击, 都必将大大提高航空武器 系统的突防概率、作战生存力和作战效能。当然, 高超声速 战斗机配挂高超声速巡航导弹则更是如虎添翼 超燃冲压发动机技术进一步发展还可能用在洲际飞机上, 这 种洲际飞机飞行速度约为Ma =5～6 , 航程达数万公里, 各大洲 之间约2h 即可到达, 有很大的潜在市场。
难点及关键技术
高超声速飞行器动力系统与传统的航空、航天动力系统存在 很大差异, 许多都是原理上创新的, 因此在研制过程中, 面临 的难点很多, 需要攻克大量的关键技术, 才有可能进入实用.
难点
1.高效进气与压缩在兼顾飞行器其它总体技术要求的情形下, 实现发动机的高效进气与压缩, 是高超声速飞行器动力系统 的难点之一. 进气道是完成发动机进气与压缩的关键部件, 主 要作用是对来流进行扩压减速, 为发动机燃烧室提供高品质 的压缩空气流, 其性能高低直接影响着发动机的综合性能.进 气道的设计一般应满足以下几个方面的性能要求: (1) 进气扩 压过程总压损失小; (2) 进气道出口气流流场品质满足燃烧室 要求; (3) 进气道的速度、攻角特性好、稳定裕度高; (4) 进气 道外阻小;(5) 结构简单、维护方便等. 前3 方面是进气道高效 进气与压缩的要求, 后两方面则是飞行器气动性能与结构方 面的要求.
传统的冲压发动机首先通过进气道将来流速度滞止为Ma0.3 以下的低速气流, 然后在气流中喷注燃料、组织燃烧, 称之为 亚燃冲压发动机. 当飞行器速度高于Ma5 以上时, 将气流速度降至低速将导致 燃烧室入口气流静温急剧升高, 对发动机结构设计与热防护 等方面造成了极大的困难;同时, 高静温也会导致煤油分解, 热 量无法加入,发动机不能产生推力; 另一方面, 将高超声速气流 压缩到低速将产生很大的激波损失, 降低推力性能, 因此亚燃 冲压发动机的应用受到了严重制约.为避免燃烧室入口高静温 来流所带来的诸多问题,超燃冲压发动机让气流以超声速进入 燃烧室, 在超声速气流中组织燃烧, 来流静温、静压和总压损 失大大降低, 因而可以实现较高的性能, 成为大气层内高超声 速飞行的理想动力装臵, 在Ma > 8 时是唯一可用的吸气式动 力装臵.
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