超聲速燃燒與高超聲速推進(jìn)
摘要:50多年的努力和曲折經(jīng)歷證明了超聲速燃燒沖壓發(fā)動(dòng)機概念的可行性.本文對影響超燃沖壓發(fā)動(dòng)機技術(shù)成熟的主要因素作了扼要的分析.高超聲速推進(jìn)的首要問(wèn)題是凈推力,利用超聲速燃燒獲得推力遇到各種實(shí)際問(wèn)題的制約,它們往往互相牽制.幾次飛行試驗表明高超聲速飛行需要的發(fā)動(dòng)機凈推力仍差強人意,液體碳氫燃料(煤油)超燃沖壓發(fā)動(dòng)機在飛行馬赫數5上下的加速和模態(tài)轉換過(guò)程,成為高超聲速吸氣式推進(jìn)繼續發(fā)展的瓶頸.研究表明,利用吸熱碳氫燃料不僅是發(fā)動(dòng)機冷卻的需要也是提高發(fā)動(dòng)機推力和性能的關(guān)鍵舉措,燃料吸熱后物性改變對燃燒性能的附加貢獻對超燃沖壓發(fā)動(dòng)機的凈推力至關(guān)重要.當前,實(shí)驗模擬技術(shù)和測量技術(shù)相對地落后,無(wú)法對環(huán)境、尺寸和試驗時(shí)間做到完全的模擬.計算流體動(dòng)力學(xué)(ComputationalFluidDynamics,CFD)逐漸成為除實(shí)驗以外唯一可用的工具,然而,超聲速燃燒的數值模擬遇到湍流和化學(xué)反應動(dòng)力學(xué)的雙重困難.影響對發(fā)動(dòng)機的性能作正確可靠的評估.提出雙模態(tài)超燃沖壓發(fā)動(dòng)機模態(tài)轉換、吸熱碳氫燃料主動(dòng)冷卻燃料催化裂解與超聲速燃燒耦合、燃燒穩定性、實(shí)驗模擬技術(shù)與裝置、內流場(chǎng)特性和發(fā)動(dòng)機性能測量、數值模擬中的湍流模型、煤油替代燃料及簡(jiǎn)化機理等研究前沿課題,和未來(lái)5。10年重點(diǎn)發(fā)展方向的建議.
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