固體燃料空氣渦輪火箭發(fā)動機工作模式①

劉詩昌，何國強，劉 洋，李 江，楊 颯，王 偉

(西北工業(yè)大學燃燒、熱結(jié)構(gòu)與內(nèi)流場重點實驗室，西安 710072)

0 引言

現(xiàn)代軍事的發(fā)展對導彈武器的要求不斷提高，如遠程打擊、高空高速突防、全程動力控制等，這些需求對發(fā)動機提出了更高的性能要求，如高比沖、高比推力、動力可調(diào)節(jié)、飛行范圍寬廣等。在這樣的需求下，更多新技術(shù)應用于發(fā)動機，固發(fā)、渦噴等發(fā)動機性能不斷提高，一定程度滿足了動力的需求，但其固有局限難以突破，于是多種組合發(fā)動機應運而生。其中，空氣渦輪火箭(ATR)就是一種結(jié)合了渦噴和沖壓發(fā)動機特點的組合發(fā)動機。它不僅可針對任務特性進行性能設計，飛行包線寬廣，且其比沖、比推力性能也都較優(yōu)，應用前景廣闊［1］。但通過研究發(fā)現(xiàn)，驅(qū)動渦輪燃氣中的凝相顆粒會破壞高速旋轉(zhuǎn)的渦輪葉片，而提高發(fā)動機性能又需使用富含固體粒子的高能推進劑來進行二次燃燒，這一矛盾極大限制了ATR性能的提高［2－4］。為解決這一矛盾，本文提出將原來由1股燃氣單獨承擔驅(qū)渦和補燃功能的工作模式轉(zhuǎn)化為由2股燃氣分別承擔驅(qū)渦和補燃的新型工作模式。該工作模式基本過程為壓氣機將通過沖壓和壓氣機抽吸作用對引入的空氣進行加壓;驅(qū)動渦輪的燃氣發(fā)生器(驅(qū)渦燃氣發(fā)生器)產(chǎn)生清潔的燃氣，驅(qū)動渦輪為壓氣機提供軸功;經(jīng)過沖壓和增壓的空氣被引入到補燃室中與已驅(qū)動渦輪的燃氣以及另一個燃氣發(fā)生器(富燃燃氣發(fā)生器)中產(chǎn)生的富燃燃氣進行摻混燃燒;經(jīng)過二次燃燒的燃氣通過發(fā)動機噴管膨脹做功產(chǎn)生推力。……