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冲压发动机油箱传热理论研究

推进技术 2013年第12期34卷 1664-1669页

作者：韩江锋郑日恒李立翰张晓鸽中国航天科工集团三十一研究所北京100074 北京动力机械研究所高超声速冲压发动机技术重点实验室北京100074

为了研究冲压发动机长时间飞行后燃油温度是否超过所选用非金属材料的承受温度限制,使用试验测量数据构建了油箱内流和外流的传热模型,获取了不同工作状态下油箱内壁面的平均换热系数,拟合了换热系数与飞行马赫数和高度的函数关系式。... 详细信息

为了研究冲压发动机长时间飞行后燃油温度是否超过所选用非金属材料的承受温度限制,使用试验测量数据构建了油箱内流和外流的传热模型,获取了不同工作状态下油箱内壁面的平均换热系数,拟合了换热系数与飞行马赫数和高度的函数关系式。对极限高温环境,典型理论飞行轨迹下油箱燃油温度和燃油使用率进行了研究。计算结果表明,飞行高度越低,马赫数越大,则换热系数越大。油箱内燃油的质量对燃油温度有重要影响。最终燃油温度不大于非金属材料承受温度180℃。

关键词：液体燃料冲压发动机燃油温度换热系数传热模型

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基于亚燃的高超声速冲压发动机内流道研究

航空学报 2015年第1期36卷 232-244页

作者：段晰怀郑日恒李立翰北京动力机械研究所北京100074 北京动力机械研究所高超声速冲压发动机技术重点实验室北京100074

为了研究亚燃冲压发动机在高超声速条件下工作的性能,采用总体性能计算方法和流体力学仿真对基于突扩燃烧的高马赫数亚燃冲压发动机内流通道进行匹配设计研究,得到了其速度特性和调节特性.结果表明,设计出的亚燃冲压发动机在高超声速范... 详细信息

为了研究亚燃冲压发动机在高超声速条件下工作的性能,采用总体性能计算方法和流体力学仿真对基于突扩燃烧的高马赫数亚燃冲压发动机内流通道进行匹配设计研究,得到了其速度特性和调节特性.结果表明,设计出的亚燃冲压发动机在高超声速范围内性能良好,能够正常工作.在接力点处,马赫数Ma=3.5,高度H=12 km,得到最大推力系数为0.649,此时比冲为13 801.2 N·s/kg;在巡航点处,Ma=5.0,H=21 km,发动机余气系数α=1.8时,得到推力系数为0.370,此时最大比冲为12 574.0 N·s/kg.研究认为,最大飞行马赫数为5～6的高超声速冲压发动机采用亚燃是可行的.

关键词：高超声速亚燃冲压发动机内流道可行性仿真计算

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冲压发动机C/SiC喷管沉积特性研究

推进技术 2013年第12期34卷 1682-1689页

作者：李志永陈静敏郑日恒李立翰中国航天科工集团三十一研究所北京100074 北京动力机械研究所高超声速冲压发动机技术重点实验室北京100074

为了探索冲压发动机C/SiC复合材料喷管的沉积特性,从C/SiC喷管不同的型面结构、不同试验状态以及不同的燃烧室状态等方面进行了研究。研究表明:C/SiC复合材料喷管的型面结构对喷管固体颗粒的沉积影响较小,可以忽略;试验状态和燃烧室状态... 详细信息

为了探索冲压发动机C/SiC复合材料喷管的沉积特性,从C/SiC喷管不同的型面结构、不同试验状态以及不同的燃烧室状态等方面进行了研究。研究表明:C/SiC复合材料喷管的型面结构对喷管固体颗粒的沉积影响较小,可以忽略;试验状态和燃烧室状态对C/SiC复合材料喷管固体颗粒的沉积影响较大,喷管不容易产生沉积;在高空状态、复合材料燃烧室状态下,喷管扩张段容易产生沉积,且当扩张段欠膨胀时,加剧沉积。

关键词：冲压发动机喷管沉积特性复合材料

冲压发动机高硅氧/酚醛燃烧室热防护层实验研究

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推进技术 2013年第1期34卷 76-80页

作者：李志永郑日恒李立翰陈平侯昊晟中国航天科工集团三十一研究所高超声速冲压发动机技术重点实验室北京100074 西北工业大学航空学院陕西西安710072

高硅氧/酚醛树脂基复合材料具有成型工艺简单和成本低的特点,被广泛地应作固体火箭发动机的防热材料。为了探索高硅氧/酚醛树脂基复合材料应用于冲压发动机燃烧室被动热防护结构,对高硅氧/酚醛树脂基复合材料大尺度冲压发动机燃烧室热... 详细信息

高硅氧/酚醛树脂基复合材料具有成型工艺简单和成本低的特点,被广泛地应作固体火箭发动机的防热材料。为了探索高硅氧/酚醛树脂基复合材料应用于冲压发动机燃烧室被动热防护结构,对高硅氧/酚醛树脂基复合材料大尺度冲压发动机燃烧室热防护层进行了实验研究。研究结果表明,冲压发动机燃烧室热防护层能工作到300s,高硅氧/酚醛热防护层能够适应其恶劣的工作环境要求。同时,通过实验研究也表明,更长工作时间之后,由于冲压发动机燃烧室工作温度的不均匀,导致酚醛树脂基体的分解与增强的高硅氧纤维熔融不同步,且热解、碳化后的形态和性能都会发生较大的变化,由此会导致其尺寸收缩、力学性能降低、导热系数增加,更长时间工作容易产生裂纹、分层等问题。针对这些问题,提出了进一步研究的建议。本项研究对于发展成型工艺简单和成本低的冲压发动机燃烧室热防护结构具有重要的价值。

关键词：冲压喷气发动机燃烧室热防护试验研究

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固体火箭冲压发动机燃烧性能评价方法

推进技术 2011年第4期32卷 520-524页

作者：王玉清李立翰刘鸣雳何勇攀中国航天科工集团三十一研究所高超声速冲压发动机技术重点实验室北京100074 中国航天科工集团三十一研究所北京100074

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。

关键词：固体火箭冲压发动机燃烧室燃烧效率

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高密度烃在冲压发动机再生冷却中适用性研究

推进技术 2024年第1期45卷 124-133页

作者：李立翰鲍文秦江于彬付蒙哈尔滨工业大学能源与动力学院黑龙江哈尔滨150006 北京动力机械研究所北京100074

为了研究高密度烃是否适用于宽域可调亚燃冲压发动机再生冷却,分析了高密度烃再生冷却关键表征指标及其实验方法研究现状,然后模拟再生冷却系统典型冷却通道结构,在背压3.5 MPa和6.0 MPa工况下,采用单管直流电加热实验系统,开展了HD-01... 详细信息

为了研究高密度烃是否适用于宽域可调亚燃冲压发动机再生冷却,分析了高密度烃再生冷却关键表征指标及其实验方法研究现状,然后模拟再生冷却系统典型冷却通道结构,在背压3.5 MPa和6.0 MPa工况下,采用单管直流电加热实验系统,开展了HD-01高密度烃热沉及结焦特性研究。研究结果表明:在3.5 MPa背压实验中,出现了燃料温度振荡、管路热声振荡和外壁温度异常升高现象;而在6.0 MPa背压实验中,未发生管路热声振荡现象,燃料温度和外壁温度升高过程均较为平稳。3.5 MPa背压和6.0 MPa背压两种工况的HD-01高密度烃600℃热沉均大于1.8 MJ/kg,在整个实验温度范围内,热沉上升速率变化不明显,表明在600℃内燃料的裂解率不大。在600℃进行长时间加热结焦实验时,加热管进出口压差非常稳定,均没有超过30 kPa,没有出现结焦堵塞使压力急剧上升的情况,表明HD-01高密度烃在600℃以内结焦率很低。从热沉及结焦特性两个关键指标分析可知,HD-01高密度烃适用于最高马赫数5.0的宽域可调亚燃冲压发动机再生冷却。高密度烃用于再生冷却时,冷却通道的设计压力应高于其临界压力值3.6 MPa,并留有足够裕度,以保证发动机再生冷却在全域全温范围内稳定可靠工作。

关键词：冲压发动机高密度烃再生冷却热沉结焦实验研究

冲压发动机针刺C/SiC喷管的烧蚀行为研究

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推进技术 2013年第7期34卷 956-961,996页

作者：李志永郑日恒李立翰刘小瀛陈超陈博陈静敏中国航天科工集团三十一研究所高超声速冲压发动机技术重点实验室北京100074 西北工业大学超高温结构复合材料重点实验室陕西西安710072

为探索C/SiC喷管在固液冲压发动机上应用的可行性以及固液冲压发动机工作环境下的烧蚀行为,对冲压发动机针刺C/SiC复合材料喷管进行了研究。研究结果表明:针刺C/SiC复合材料喷管能够适应冲压发动机富氧、长时间的工作环境;C/SiC复合材... 详细信息

为探索C/SiC喷管在固液冲压发动机上应用的可行性以及固液冲压发动机工作环境下的烧蚀行为,对冲压发动机针刺C/SiC复合材料喷管进行了研究。研究结果表明:针刺C/SiC复合材料喷管能够适应冲压发动机富氧、长时间的工作环境;C/SiC复合材料喷管入口段和扩张段存在轻微的氧化,喉部以热化学烧蚀为主,收敛段以热化学烧蚀和热机械侵蚀为主;收敛段为整个喷管的薄弱环节,应根据不同的工作条件和烧蚀机理,对C/SiC喷管的厚度进行分别设计。

关键词：冲压发动机喷管烧蚀行为

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旁侧突扩加热器燃烧性能研究

推进技术 2013年第12期34卷 1677-1681页

作者：陈静敏李志永王登云王红梅李立翰北京动力机械研究所北京100074 北京动力机械研究所高超声速冲压发动机技术重点实验室北京100074

为了研究旁侧突扩加热器的燃烧性能,对已有的冲压发动机用旁侧进气突扩燃烧室燃烧性能进行了理论分析,并通过了相关的试验验证工作。结果表明:在来流总温288K时,现有的冲压发动机的旁侧进气突扩燃烧室头部不能形成稳定的高温回流区,所... 详细信息

为了研究旁侧突扩加热器的燃烧性能,对已有的冲压发动机用旁侧进气突扩燃烧室燃烧性能进行了理论分析,并通过了相关的试验验证工作。结果表明:在来流总温288K时,现有的冲压发动机的旁侧进气突扩燃烧室头部不能形成稳定的高温回流区,所以不能维持稳定燃烧。为了提高旁侧进气突扩燃烧室的燃烧性能,在继承现有的旁侧进气突扩燃烧室的突扩比的情况下,由进气道等直段喷油改为转弯段喷油,相邻进气道前后错开200mm。计算结果表明优化后的旁侧突扩加热器的燃烧效率为0.98,满足加热器对燃烧效率的要求。

关键词：旁侧突扩加热器燃烧性能

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涡流混气中冷等离子体点火特性研究

推进技术 2024年

作者：王玉清秦飞付蒙蒋妮李立翰西北工业大学航天学院北京动力机械研究所

为了实现冲压发动机在大攻角和侧滑角下安全、可靠工作，并有效解决导弹机动飞行过程中冲压发动机熄火的问题，设计了一种与冲压发动机共用气源和燃料的冷等离子体点火器，开展了不同来流条件下冲压发动机涡流混气中的等离子体点火实验... 详细信息

为了实现冲压发动机在大攻角和侧滑角下安全、可靠工作，并有效解决导弹机动飞行过程中冲压发动机熄火的问题，设计了一种与冲压发动机共用气源和燃料的冷等离子体点火器，开展了不同来流条件下冲压发动机涡流混气中的等离子体点火实验研究。研究了冲压发动机涡流混气中低温等离子体的点火特性，分析了该点火器燃烧室流场分布，并根据冲压发动机涡流混气低速涡区选定了点火器安装位置和工作状态。通过单项点火实验，研究了不同点火器结构尺寸对燃烧火焰长度和强度的影响。通过点火器与发动机联合实验，获取了基于等离子体点火器的发动机点火特性。研究结果表明：设计的冷等离子体电弧点火器，实现了冲压发动机多次点火和持续燃烧的要求，在不同的气流速度、温度和贫富油状态下，点火器燃烧效果良好。

关键词：冲压发动机冷等离子体点火器涡流混气点火实验