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机械常识

吸气式脉冲爆震发动机的应用

时间:2020-02-18 12:51:19   作者:Jack.L   来源:   阅读:145   评论:0
吸气式脉冲爆震发动机的潜在应用包括商用、军用和空间技术。其主要潜力在于亚声速和超声速商用民航和空间飞行,然而国防部门希望能够将吸气式脉冲爆震发动机应用于一次性作战系统和战术飞行器。其依据是:

(1)“纯”脉冲爆震发动机主要用于军用一次性的或高性能的飞行装置;

(2)混合式脉冲爆震发动机可应用于超声速飞行器;

(3)组合式脉冲爆震发动机可应用于空间飞行和其他高超声速飞行器。

吸气式脉冲爆震发动机的研究成果进一步表明脉冲爆震发动机确有其优势,这些研究投入有望继续下去并将扩大投入力度。

在无人机和无人战斗机应用方面,Falempin等人考虑了将PDE用作低成本导弹。在这项应用中不是由于PDE的高性能而是因其结构简单和潜在的低成本。此外,他们也建议将PDE用于单级入轨发射器(从起飞到入轨都使用同一种发动机)。

对于任何一项新的对等技术的研究而言,确立其系统相对现存系统的优劣性和完成其系统的概念设计是必需的第一步。吸气式脉冲爆震发动机的这一步正在脉冲爆震发动机应用研究中实施。在系统分析中,将考虑脉冲爆震发动机在各种飞行器中的应用,如从空间飞行器到无人机和旋翼飞行器。系统分析采取按阶段进行的方式,总共分为3个阶段,每一阶段在系统级技术细节方面的研究比前一阶段要有所增加。系统分析的最终结果是,在现有脉冲爆震发动机技术储备的基础上,对脉冲爆震发动机性能所有潜在优势的综合评估。另一个很关键的可提交的研究项目就是基于脉冲爆震发动机潜在应用的技术发展研究规划图。

脉冲爆震发动机技术研究项目主要包括脉冲爆震发动机概念设计和技术研究,预计耗时3年,其主要任务是验证吸气式脉冲爆震发动机推进系统在所涉及的领域中的使用寿命,以及阐述脉冲爆震发动机混合式和组合式工作模态。脉冲爆震发动机技术研究项目分为一系列子项目,每个子项目都是针对不同的关键技术问题,通过对这些技术问题的研究可以解决基于脉冲爆震发动机的推进系统的系统设计和技术问题。这些子项目包括组合循环和混合循环的概念设计、循环分析、引射器、进气道、喷嘴、噪声问题、燃烧室和结构设计。

为了优化组合式循环概念设计的研究,可以通过对一种由一个引射器驱动的单循环单级和双级空间飞行器进行研究而达到目的。为了辅助概念设计研究,在研究中采用了数值模拟和试验研究相结合的方法来确定脉冲引射器的一些关键设计参数以及它相对常规引射器的优、缺点。该脉冲引射器第一级是一个脉冲喷气发动机,第二级是一个脉冲爆震发动机。

混合式循环概念设计是通过将亚声速或超声速基于涡轮的发动机和爆震燃烧结合起来进行的。例如在发动机的核心部位,涵道中或者加力燃烧室组织爆震燃烧。目前所考虑的发动机工作循环通常是将脉动流场和稳态流场结合起来进行研究。

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