張時(shí)空,劉佩進(jìn),呂 翔,秦 飛,潘科瑋,湯 祥
(西北工業(yè)大學(xué)燃燒、熱結(jié)構(gòu)與內(nèi)流場(chǎng)重點(diǎn)試驗(yàn)室,西安 710072)
火箭基組合循環(huán)(Rocket Based Combined Cycle,RBCC)動(dòng)力系統(tǒng),在不同的飛行馬赫數(shù)下啟用不同的工作模態(tài)(引射/亞燃/超燃/火箭),可同時(shí)滿足高超聲速加速、巡航和空天運(yùn)輸?shù)囊螅芸赡馨l(fā)展成為下一代雙級(jí)入軌、可重復(fù)使用航天器以及高超聲速導(dǎo)彈武器的動(dòng)力系統(tǒng),成為各國(guó)的研究熱點(diǎn)[1-4]。RBCC發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室內(nèi)部工作過程極為復(fù)雜,對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行概念設(shè)計(jì)、性能預(yù)示、構(gòu)型優(yōu)化時(shí),使用一維理論分析的方法,可極大節(jié)省時(shí)間、成本。迄今為止,美國(guó)、日本、俄羅斯、歐共體等國(guó)家紛紛開展了RBCC的研究工作。其中,美國(guó)起步最早,研究水平也最高。國(guó)內(nèi),西北工業(yè)大學(xué)、航天三院31所、國(guó)防科大等單位,對(duì)火箭基組合推進(jìn)開展了大量研究,取得了較大成果;同時(shí),也針對(duì)超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的一維分析模型,進(jìn)行了一系列研究工作[5-10]。
綜觀國(guó)內(nèi)外大多數(shù)一維性能分析軟件,僅能計(jì)算超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)或雙模態(tài)沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)性能,目前已知的除美國(guó)開發(fā)的SCCREAM性能分析模型之外,國(guó)外很少有針對(duì)RBCC全模態(tài)(引射/亞燃/超燃/火箭)的計(jì)算模型。國(guó)內(nèi)外的性能分析軟件,大多采用常微分方程,由發(fā)動(dòng)機(jī)入口沿流動(dòng)方向步進(jìn)求解——實(shí)際上在引射和亞燃模態(tài)下,燃燒室內(nèi)存在大量的亞聲速區(qū)域,從特征線理論來看,這種求解方法不適用;同時(shí),該方法無法求解出引射模態(tài)下的空氣引射量,也無法考慮到出口反壓對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部流場(chǎng)的影響。……