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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

针刺预制体分层对燃烧室C/C-SiC热防护结构的影响

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推进技术 2011年第5期32卷 698-705页

作者：李志永李立翰郑日恒闫联生崔红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 中国航天科技集团四院四十三所陕西西安710025

开展了针刺预制体分层对吸气式发动机燃烧室C/C-SiC热防护性能影响的实验研究。分析了针刺预制体制作过程中出现预制体分层的原因,指出缠绕张力大小是导致制体分层的因素。通过比较有分层和无分层两种情况的实验结果,发现预制体局部存... 详细信息

开展了针刺预制体分层对吸气式发动机燃烧室C/C-SiC热防护性能影响的实验研究。分析了针刺预制体制作过程中出现预制体分层的原因,指出缠绕张力大小是导致制体分层的因素。通过比较有分层和无分层两种情况的实验结果,发现预制体局部存在的分层,造成了C/C-SiC热防护结构在热防护实验中出现结构破坏,说明由于预制体分层会引起C/C-SiC热防护结构存在局部层间结合力弱以及局部区域存在SiC基体聚集区,从而严重影响C/C-SiC热防护的结构完整性。为了避免出现针刺预制体分层,提出了在预制体制作过程中控制环向纤维缠绕张力的大小和均匀性,并在其完成初步致密化后进行CT检测,发现可能存在的分层,并指出预制体密度大小与预制体是否存在分层有一定的关联性,应通过实验结果和检测结果的统计分析,确定合理的预制体密度大小范围。提出从宏观上预制体密度指标作为评定预制体是否存在分层的判据。

关键词：针刺预制体分层缠绕张力燃烧室热防护

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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

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

亚燃冲压发动机在邻近空间飞行器上的应用思考

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飞航导弹 2013年第12期 76-81页

作者：王玉清李建梅李立翰中国航天科工集团三院三十一所

随着军事技术的发展,对高动态临近空间飞行器的需求与日俱增。综述了亚声速、超声速和高超声速3种高动态临近空间飞行器的适用范围,分析了国内外高动态临近空间飞行器的发展趋势和亚燃冲压发动机的发展现状,系统全面地分析了高动态临近... 详细信息

随着军事技术的发展,对高动态临近空间飞行器的需求与日俱增。综述了亚声速、超声速和高超声速3种高动态临近空间飞行器的适用范围,分析了国内外高动态临近空间飞行器的发展趋势和亚燃冲压发动机的发展现状,系统全面地分析了高动态临近空间飞行器对亚燃冲压发动机的关键技术需求,包括总体技术、燃烧技术、热防护技术、几何结构可调技术。在此基础上,提出了适合临近空间飞行的高空、高速、长时间工作的亚燃冲压发动机的发展设想。

关键词：亚燃冲压发动机临近空间飞行器应用