冲压发动机直连实验系统设计文献综述

 2022-11-13 14:49:30
  1. 文献综述
  2. 引言

冲压发动机隶属于空气喷气发动机,在实际飞行中高速来流通过进气道进入发动机,并在发动机内外实现降速和扩压,此外冲压发动机整体的构造较为简单,各部分之间的紧密型好。冲压发动机按使用燃料可分为液体燃料、固体燃料冲压发动机;按飞行速度可分为亚声速、超声速和高超声速冲压发动机;按燃烧室气流速度可分为亚声速燃烧、超声速燃烧冲压发动机等。冲压发动机工作条件恶劣,采用直连实验系统对其性能进行有效的系统分析。为此,有必要设计一套冲压发动机专用的综合性能试验平台,满足冲压发动机优化设计的要求。

2、冲压发动机简介

1) 冲压发动机即冲压喷气发动机

冲压喷气发动机是一种利用迎面气流进入发动机后减速,使空气提高静压的一种空气喷气发动机。冲压发动机没有压气机(也就不需要燃气涡轮),所以又称为不带压气机的空气喷气发动机。

它通常由进气道(又称扩压器)、燃烧室、推进喷管三部组成。

2)工作原理

这种发动机压缩空气的方法,是靠飞行器高速飞行时的相对气流进入发动机进气道中减速,将动能转变成压力能(例如进气速度为3倍音速时,理论上可使空气压力提高37倍)。冲压发动机的工作时,高速气流迎面向发动机吹来,在进气道内扩张减速,气压和温度升高后进入燃烧室与燃油(一般为煤油)混合燃烧,将温度提高到2000一2200℃甚至更高,高温燃气随后经推进喷管膨胀加速,由喷口高速排出而产生推力。冲压发动机的推力与进气速度有关,如进气速度为3倍音速时,在地面产生的静推力可以超过200千牛。推力的产生与涡轮喷气发动机一样,是由于高速排气所产生的反作用力。其情况是:当飞机运动时,空气流以高速冲进发动机中,于是空气速度就骤降,压力便上升。当压力刚刚达到最大值时,就由喷油嘴喷射燃料(煤油),开始燃烧,使得发动机燃烧室中空气温度和压力急速地增大,然后这种炙热的空气与燃烧产物相混合的气体,便以更大的速度从发动机喷管喷射出来。喷气流的速度比进口的空气速度大得多,因而就造成反作用推力,使得飞机运动。气流喷出速度愈大,推力也就愈大。

3)工作程序

没有压气机,不能在静止的条件下起动,所以不宜作为普通飞机的动力装置,而常与别的发动机配合使用,成为组合式动力装置。如冲压发动机与火箭发动机组合,冲压发动机与涡喷发动机或涡扇发动机组合等。安装组合式动力装置的飞行器,在起飞时开动火箭发动机、涡喷或涡扇发动机,待飞行速度足够使冲压发动机正常工作的时,再使用冲压发动机而关闭与之配合工作的发动机;在着陆阶段,当飞行器的飞行速度降低至冲压发动机不能正常工作时,又重新起动与之配合的发动机。如果冲压发动机作为飞行器的动力装置单独使用时,则这种飞行器必须由其他飞行器携带至空中并具有一定速度时,才能将冲压发动机起动后投放。冲压发动机或组合式冲压发动机一般用于导弹和超音速或亚音速靶机上。

冲压发动机只有三个主要部件——扩压器,燃烧室和尾喷管。

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