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水冲压发动机增压进水系统构型及性能研究

西北工业大学学报 2023年第2期41卷 310-318页

作者：杨昊罗凯黄闯刘钊贺旭王谦西北工业大学航海学院陕西西安710072

对高速水中兵器而言,水冲压发动机是最理想的动力推进装置,然而低速无法启动致使其难以广泛应用。为了解决水冲压发动机的低速启动问题,提出了微型涡轮机拖动微型混流泵的水冲压发动机增压进水系统构型方案,完善了微型涡轮机和微型混流... 详细信息

对高速水中兵器而言,水冲压发动机是最理想的动力推进装置,然而低速无法启动致使其难以广泛应用。为了解决水冲压发动机的低速启动问题,提出了微型涡轮机拖动微型混流泵的水冲压发动机增压进水系统构型方案,完善了微型涡轮机和微型混流泵设计方法,建立了涡轮机和混流泵工作性能仿真计算模型,通过数值仿真验证了设计结果的合理性,完成了涡轮机和混流泵的匹配设计,分析了增压进水系统的工作性能。结果表明:涡轮机及增压泵各项设计结果与目标值最大相对偏差小于3.2%,增压系统可将来流压力增加2.0 MPa,使得水冲压发动机的启动航速由90 m/s降低至63 m/s。研究成果对水冲压发动机技术的工程应用有参考价值。

关键词：水冲压发动机增压系统微型涡轮机微型泵超空泡航行器

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水冲压发动机的热力循环性能预示

推进技术 2009年第4期30卷 474-478页

作者：杨亚晶何茂刚徐厚达西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室陕西西安710049

针对采用二次进水机制的水冲压发动机,基于特殊的工作方式初步建立了相应的热力循环模型,进而在不同的发动机工况下分析了循环热效率性能。选定水反应金属燃料基础配方为Mg/AP/HTPB的混合物,在不同组分配方条件下,相应发动机热力循环效... 详细信息

针对采用二次进水机制的水冲压发动机,基于特殊的工作方式初步建立了相应的热力循环模型,进而在不同的发动机工况下分析了循环热效率性能。选定水反应金属燃料基础配方为Mg/AP/HTPB的混合物,在不同组分配方条件下,相应发动机热力循环效率随各影响参数的变化规律一致,均随燃烧室压强和水反应金属燃料中金属含量的增加而呈增加趋势,相反,水燃比的增加会引起热效率的降低。特别地,给定一合理水燃比3.0,保持燃烧室压强和航行器航深分别为2.5 MPa和10 m,50%和60%镁含量的水反应金属燃料对应发动机的循环热效率分别为37.78%和44.38%,初步验证了基于联合循环的水冲压发动机良好的循环性能。

关键词：水冲压发动机水燃比热力学循环热效率

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水冲压发动机补燃室铝水燃烧分析

固体火箭技术 2009年第2期32卷 150-153页

作者：霍东兴何国强陈林泉任全彬西北工业大学航天学院西安710072 中国航天科技集团公司四院四十一所固体火箭发动机燃烧热结构与内流场国防科技重点实验室西安710025

铝粉在水蒸气中燃烧时间的测定是非常复杂和困难的,文中对几种燃烧模型进行了对比计算。结果表明,各种模型的计算结果相差较大。在对比分析的基础上,采用了Brooks模型来计算燃烧时间,并由此获得了颗粒轨道模型中所需的计算参数。对某试... 详细信息

铝粉在水蒸气中燃烧时间的测定是非常复杂和困难的,文中对几种燃烧模型进行了对比计算。结果表明,各种模型的计算结果相差较大。在对比分析的基础上,采用了Brooks模型来计算燃烧时间,并由此获得了颗粒轨道模型中所需的计算参数。对某试验发动机的补燃室流场进行计算,获得的温度场与试验结果相吻合,说明这种处理方法是合理的。所建立的水冲压发动机补燃室的数值模型为补燃室燃烧组织的深入研究提供了参考。

关键词：水冲压发动机补燃室铝水反应燃烧模型

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水冲压发动机进水管路系统设计与分析

固体火箭技术 2012年第6期35卷 742-746页

作者：林明东胡凡张为华麻震宇国防科学技术大学航天与材料工程学院长沙410073

对水冲压发动机进水管路系统设计进行了建模与分析,建立了冲压进水管路系统的设计方法与流程。根据水冲压发动机进水方案特点,建立了两级进水管路系统模型,给出其流动过程分析计算方程。基于发动机热力计算方法,分析了镁基与铝基燃料水... 详细信息

对水冲压发动机进水管路系统设计进行了建模与分析,建立了冲压进水管路系统的设计方法与流程。根据水冲压发动机进水方案特点,建立了两级进水管路系统模型,给出其流动过程分析计算方程。基于发动机热力计算方法,分析了镁基与铝基燃料水冲压发动机理论最佳水燃比,提出水冲压发动机水比冲概念,并建立进水量计算模型。该模型分析结果表明,不同燃料体系的水冲压发动机所需进水量仅与其设计推力大小相关。基于试验设计抽样方法,对不同尺寸与构型的管路系统进行了总压损失分析。结果表明,管路系统设计在满足航行体布局要求的前提下,应尽可能增大各级管路总通流截面,并减少管路部件。

关键词：水冲压发动机水燃比进水管路压力损失

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水冲压发动机地面直连试验技术研究

推进技术 2009年第6期30卷 722-726页

作者：黄利亚夏智勋胡建新国防科学技术大学航天与材料工程学院湖南长沙410073

建立了垂直进水的水冲压发动机地面直连试验系统。采用垂直进水方式,消除了进水冲量对轴向推力的影响。通过在进水管路上安装汽蚀文氏管,解决了发动机试车过程中流量不稳的问题。基于含镁量50%的固体推进剂,对某型水冲压发动机进行了两... 详细信息

建立了垂直进水的水冲压发动机地面直连试验系统。采用垂直进水方式,消除了进水冲量对轴向推力的影响。通过在进水管路上安装汽蚀文氏管,解决了发动机试车过程中流量不稳的问题。基于含镁量50%的固体推进剂,对某型水冲压发动机进行了两组不同水燃比的地面直连试验,试验过程中采集了发动机燃烧室压强、进水流量和发动机推力等数据。对两组试验数据的燃烧效率和比冲分析表明,水燃比的适量增加,有助于发动机性能提高。该试验结果符合之前的理论预估,证明了水冲压地面直连试验技术的有效可行。

关键词：水冲压发动机直连试验汽蚀文氏管金属燃料燃烧效率比冲

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水冲压发动机原理性试验技术研究

固体火箭技术 2008年第1期31卷 4-7页

作者：甘晓松何国强王建儒任全彬西北工业大学航天学院西安710072 中国航天科技集团公司四院四十一所西安710025

从水冲压发动机的工作机理出发,提出了适合开展发动机原理性研究的燃气发生器式水冲压发动机的工作原理。结合铝镁贫氧推进剂、水冲压发动机试验测试系统设计等研究,完成了燃气发生器式水冲压原理性试验研究工作,获得了该工作形式下铝... 详细信息

从水冲压发动机的工作机理出发,提出了适合开展发动机原理性研究的燃气发生器式水冲压发动机的工作原理。结合铝镁贫氧推进剂、水冲压发动机试验测试系统设计等研究,完成了燃气发生器式水冲压原理性试验研究工作,获得了该工作形式下铝镁推进剂的燃烧性能,成功验证了水冲压发动机的工作原理可行性,为后续开展水冲压发动机的性能研究提供了丰富的试验数据。

关键词：水冲压发动机试验贫氧推进剂

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水冲压发动机热力计算

固体火箭技术 2006年第2期29卷 95-98页

作者：田维平蔡体敏陆贺建高波西北工业大学航天学院西安710072 中国航天科技集团公司四院西安710025

简述了水冲压发动机化学平衡与非化学平衡热力计算方法及相应的适用条件,计算了试验发动机补燃室温度,并与试验数据进行了对比分析。分析结果表明,该热力计算方法适用于水冲压发动机。用热力计算方法可确定水冲压发动机最佳水燃比,进而... 详细信息

简述了水冲压发动机化学平衡与非化学平衡热力计算方法及相应的适用条件,计算了试验发动机补燃室温度,并与试验数据进行了对比分析。分析结果表明,该热力计算方法适用于水冲压发动机。用热力计算方法可确定水冲压发动机最佳水燃比,进而指导水冲压发动机的设计和试验。

关键词：水冲压发动机热力计算化学平衡计算非化学平衡计算

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水冲压发动机掺混燃烧数值分析

固体火箭技术 2007年第1期30卷 9-11页

作者：田维平蔡体敏孙展鹏王建儒西北工业大学航天学院西安710072 中国航天科技集团公司第四研究院西安710025

用三维两相湍流N-S方程及湍流燃烧PDF模型模拟水冲压发动机补燃室燃烧流场,并探讨了进水流量对冲压发动机补燃室流场的影响。通过与试验结果对比分析,结果表明,所采用的数值方法可用来模拟水冲压发动机补燃室掺混工作过程,其数值结果可... 详细信息

用三维两相湍流N-S方程及湍流燃烧PDF模型模拟水冲压发动机补燃室燃烧流场,并探讨了进水流量对冲压发动机补燃室流场的影响。通过与试验结果对比分析,结果表明,所采用的数值方法可用来模拟水冲压发动机补燃室掺混工作过程,其数值结果可用来指导水冲压发动机进一步的研究分析工作。

关键词：水冲压发动机掺混燃烧水流量流场数值分析

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水冲压发动机进水管道尺寸设计及仿真模拟

固体火箭技术 2022年第2期45卷 194-199页

作者：贺征高紫晴顾璇孙晓羽刘昂哈尔滨工程大学航天与建筑工程学院哈尔滨150001

水冲压发动机进水管路结构直接影响其流动性能,为完善管路设计、提高发动机工作效率,开展了具体工况下进水管路尺寸设计及仿真研究。采用二级进水管路模型,依据某型发动机地面试验的推进剂配方以及与之对应的最佳水燃比,对管道流量及压... 详细信息

水冲压发动机进水管路结构直接影响其流动性能,为完善管路设计、提高发动机工作效率,开展了具体工况下进水管路尺寸设计及仿真研究。采用二级进水管路模型,依据某型发动机地面试验的推进剂配方以及与之对应的最佳水燃比,对管道流量及压力损失进行了分析。综合考虑制造及整体布局等因素,将主进水管道的直径设计为25 mm,两根分支进水管道直径分别为10 mm和13.5 mm。对进水管道的三维结构进行仿真模拟,校核了流量和压强降等工作参数,在设计流量下,管内压强随水流动逐渐降低,管道总压降小于来流总压与发动机进水压强之差。基于确定工况提出了一种进水管道尺寸设计思路,并通过仿真模拟得到了水在管内流动参数的变化情况,与理论值在误差范围内吻合,为工程中水冲压发动机进水管路的设计提供了参考。

关键词：水冲压发动机进水管路设计数值模拟压力损失