氢冲压火箭发动机是航天飞机理想的动力装置

本文提出了以氢为燃料的冲压火箭组合发动机作为航天飞机动力装置的方案.     

整体式火箭冲压发动机

自六十年代初到七十年代初的十几年间,在美国冲压发动机处于被冷落的地位。随着对各类战术导弹战术技术指标要求的不断提高,随着在火箭发动机技术和冲压发动机技术方面取得进一步进展和电子控制制导元件的小型化,冲压发动机又有复兴的苗头。一个重要的发展趋势是将火箭技术和冲压发动机技术结合起来,搞成组合式动力装置,如固体管道火箭、整体式火箭冲压发动机等。本文简要介绍一下整体式火箭冲压发动机在美国的研制情况。     

固体火箭超燃冲压发动机理论性能分析

基于布雷顿循环,考虑燃烧产物的离解,针对固体火箭超燃冲压发动机工作过程进行了建模研究,开展了发动机理论性能分析,研究了飞行参数、燃料种类对发动机性能的影响,探究了超燃冲压发动机的工作极限。结果表明：固体火箭超燃冲压发动机的性能随着飞行马赫数的增大和飞行高度的升高而下降;当工作当量比增大时,质量比冲和体积比冲均下降,但比推力逐步上升;当工作空燃比增大时,比推力下降,但质量比冲和体积比冲均逐步升高。燃料种类对发动机性能有显著影响,在空燃比5～27的范围内,固体推进剂的体积比冲存在明显优势,但比推力和质量比冲不及氢气和煤油。相比于氢气和煤油,采用硼基固体推进剂作为燃料的超燃冲压发动机可以在更宽的飞行马赫数范围内工作,预示着固体火箭超燃冲压发动机宽包络飞行的潜力。     

发展中的航空航天部第三十一研究所

航空航天部第三十一研究所创建于1962年,随着我国国防建设事业的发展,目前已发展成为冲压发动机、固体火箭发动机、固体火箭-冲压发动机、弹用涡喷涡扇发动机等研究、设计、试验和小批量生产的综合性战术导弹动力装置研究所.全所职工千余人,其中研究员、高级工程师300余名,工程师300余名并有国家级有贡献的科学家.经国务院批准为航空发动机、火箭发动机专业硕士学位授予权单位.     

液氢爆震波冲压发动机二元简化模型研究

本文探讨了液氢爆震波冲压发动机作为高超音速导弹动力装置的可能性,对一个二元简化模型就升力、推力和燃料消耗量诸性能参数作了初步估算.     

战术导弹火箭发动机经济性分析

本文以某型地空导弹为例,从寿命期费用的角度,对战术导弹采用液体火箭发动机(LRE)和固体火箭发动机(SRE)时的经济性进行了定性的和部分定量的分析,并对战术导弹动力装置的更新进行了讨论.     

冲压发动机的展望

在未来战争中,大射程(>100公里)、超音速(M≥2)、超低空(掠海或贴地)的飞航式导弹将有广阔的应用前景.冲压发动机是用于这种任务的最好动力装置.在各种冲压发动机中,整体式(亦名“组合式”)火箭冲压发动机优点更多,是发展的方向.本文对整体式火箭冲压发动机的三种基本类型在使用范围方面作了比较.最后提出有关研究和发展中的课题.     

固体火箭冲压发动机的应用前景

固体火箭冲压发动机具有冲压式发动机的一般优点:长距离飞行、维持超音速、甚至在飞行终端阶段都能实现高g机动飞行.当从后勤方面考虑液体冲压发动机不适用时,和固体冲压发动机的性能及机动性不能满足要求时,固体火箭冲压发动机则具有明显的优势.由于它的能量高、可靠性好,因而非常适合于军事用途.在下一代、长距离战术导弹中,固体火箭冲压发动机的应用具有广阔的前景.在美国和苏联进行了一系列的飞行试验后,七十年代后期和八十年代初,法国和西德又分别进行了多次飞行试验.据透露,日本也将在1986年10月前后进行飞行试验.研制工作很活跃.     

固体火箭发动机在航天技术中的应用

固体火箭发动机具有先进的性能、较高的精度和可靠性,因而使它在航天运载系统中得到了广泛应用.本文介绍了美国、西欧、日本研制固体火箭发动机过程及其性能与设计特点.     

对应用冲压发动机的兴趣增大

对付与时间敏感目标采用高速和超高速导弹 ,考虑以冲压发动机为动力的将日趋增多。 2 0 0 2财年 ,美国海军开始实施高速反辐射验证计划ＨＳＡＤ ,旨将哈姆导弹 (ＨＡＲＭ)升级为更高速反辐射导弹ＨＳＡＲＭ ,已选择可变流量固体火箭冲压发动机为动力装置的优选方案。德国研制的智能制导增程反辐射导弹Ａｒｍｉｇｅｒ,采用火箭冲压发动机推进 ,飞行马赫数可达到 3,于 2 0 0 2年初成功地进行了首次飞行试验。法国的冲压发动机飞行器ＶＥＳＴＡ ,将于 2 0 0 2年中期开始进行飞行试验 ,计划将这发动机用于装备核弹头的增程空面导弹ＡＳＭＰＡ ,…     

煤油超燃冲压发动机性能分析

对近期有应用前景的碳氢燃料（煤油）超燃冲压发动机性能进行了计算。探讨了固定几何尺寸（不可调）的超燃冲压发动机有效推力系数、有效比冲和有效单位推力等主要性能参数变化的定量范围。计算表明,几何尺寸不可调的煤油超燃冲压发动机将可能成为巡航马赫数６左右的导弹动力装置。     

欧美固体火箭冲压发动机研制

详细介绍了欧美固体火箭冲压发动机的发展过程和研制情况,以及欧洲"流星"导弹用固冲发动机和美国"变流量火箭冲压发动机-飞行器概念"演示项目的研制和试验情况,并对固冲发动机关键技术的进展进行了分析.     

冲压发动机的固液燃气发生器方案研究

为解决固体火箭冲压发动机和固体燃料冲压发动机的流量调节问题,曾经提出过采用固液燃气发生器的方案。近年来,意大利那不勒斯大学航天科学与工程系研究了两种固液燃气发生器方案,用控制固液燃烧来调节进入冲压燃烧室的富燃料燃气流量,从而达到调节固体火箭冲压发动机和固...     

固体火箭冲压发动机燃烧性能评价方法

通过对固体火箭冲压发动机的工作特点分析,提出了适用于评价固体火箭冲压发动机燃烧性能的方法。对气动法、燃气分析法、台架推力法等燃烧性能评价方法进行了分析,并对其优缺点进行了说明。     

垂直发射巡弋飞行器总体设计方法研究

垂直发射巡弋飞行器采用由固体火箭发动机与涡喷发动机组合而成的动力系统,飞行器与动力系统一体化设计更为复杂。本文提出双质量迭代算法,通过装药质量与燃油质量的迭代计算实现垂直发射巡弋飞行器总体参数初步设计,对飞行器与动力系统的一体化设计问题进行研究,基于典型任务剖面分析了关键设计参数对于飞行器总体性能的影响规律。结果表明,飞发集成引起的涡喷发动机推力损失系数和固体火箭发动机推重比均会对飞行器总体性能产生重要影响,当推力损失系数在0.2以下时,该系数每提高0.05,起飞质量增大约3%,涡喷发动机的最大推力指标提高约5%。在总体方案设计时应尽可能降低涡喷发动机推力损失系数,并将固体火箭发动机推重比控制在4～8的范围内。     

空空导弹固体火箭冲压发动机设计参数优化

为使空空导弹在较宽的空域范围内获得优化的综合性能,提出了以导弹综合特性为目标函数来优化固体火箭冲压发动机设计参数的思路,以空空导弹在飞行高度分别为5,10km和15km的飞行距离和飞行速度的综合性能参数为目标函数,建立了固体火箭冲压发动机设计参数优化模型,利用遗传算法进行了固体火箭冲压发动机设计参数的优化.优化的结果表明:当参数选择适当时,采用非壅塞固体火箭冲压发动机的空空导弹在较宽的工作包线内也能够具有优秀的飞行性能,在高度为5,10km和15km时,空空导弹的飞行距离分别达到了62.9,89.2km和133.1km,空空导弹的平均飞行速度也得到了提高.      

端面燃烧药柱的燃速增大特性

本文综述了近年来国外研究端面燃烧固体火箭发动机中药柱的燃速增大特性所取得的最新成果.在一些端面燃烧装药的固体火箭发动机中,平面的燃烧端面往在演变成锥形燃烧面.实验表明:产生这种现象的主要原因是推进剂中可移动组分的迁移,细颗粒在界面高度集中,以及推进剂的应变造成的.文中还介绍了控制燃速增大,避免在燃烧过程中出现瞬态锥面的各种方法及其实验结果.     

单室双推力固体火箭发动机推力测试技术探讨

本文通过对某单室双推力发动机推力测试技术的探讨,提出了解决单室双推力固体火箭发动机推力测试技术的改进方法。它对其它发动机也是通用的。     

典型贫氧推进剂固体火箭冲压发动机性能

建立了基于热力计算的固体火箭冲压发动机性能计算模型,针对三类典型贫氧推进剂开展了固体火箭冲压发动机性能分析及变化规律研究。研究结果表明：相同高度和来流马赫数下,随着余气系数的增加,进气道裕度增加,推力系数减小,比冲先增加后减小。相同高度和余气系数下,随着来流马赫数的增加,进气道裕度增加,推力系数减小,比冲减小。相同来流马赫数和余气系数下,进气道裕度、推力系数、比冲随高度的变化不明显。空气总温对特征速度及发动机性能有较明显影响,是性能分析时不可忽略的因素。与碳氢贫氧推进剂、铝镁贫氧推进剂相比,含硼贫氧推进剂当量空燃比适中,比冲较高,推进剂密度大,在工程应用上更具优势。     

旋转射流对含硼固体火箭冲压发动机二次燃烧的影响

为提高固体火箭冲压发动机二次燃烧效率,将旋转射流技术引入固体火箭冲压发动机设计,采用Re-alizable k-ε湍流模型、单步涡团耗散燃烧模型以及KING硼粒子点火和燃烧模型,利用Fluent软件开展了旋转进气和一次燃气旋转含硼固体火箭冲压发动机补燃室三维反应流场流数值分析。研究结果表明,当空气射流切向进入补燃室时,气流产生的旋转均使燃料与空气的混合更充分,燃烧效率更高。当气流切入角度增大时,补燃效率先升后降,对于具体发动机结构,存在一个使燃烧效率最大的切入角,针对研究的模型发动机结构,此值在20°附近;当一次燃气旋流数的增加,二次燃烧效率呈逐渐增高的趋势。