渦輪增壓固沖發動機非設計點特性研究①

楊 颯，何國強，李 江，劉 洋

(西北工業大學航天學院，西安 710072)

0 引言

未來戰術飛行器的遠程巡航、快速響應、靈活變軌等能力需求，對動力系統提出了長時間、高性能、寬適應等性能要求。目前，固體ATR工作包線大，但對推進劑要求苛刻，難以提高比沖，而固沖發動機的巡航比沖高，但難以實現大范圍工作。所以，將固體ATR和固沖發動機有機組合，提出了渦輪增壓固沖發動機的概念(Turbocharged Solid Propellant Ramjet，TSPR)，使其具備寬包線和高比沖性能，滿足未來戰術武器的動力性能要求［1］，文獻［2－3］開展了 TSPR 熱力性能分析，確定了TSPR的性能優勢。對于1臺確定的發動機，其可工作的范圍是有限的，不同控制方案具有的性能也是不同的［4－5］，開展渦輪增壓固沖發動機的非設計點性能研究是確定該發動機系統在非設計點的工作特點、最佳控制規律，確定這一新型熱力循環的工作特點。

1 渦輪增壓固沖發動機概念

固體ATR的推進劑既要驅動渦輪，又要參與補燃室的燃燒。對于高性能的固體ATR，要求推進劑的一次燃氣既要成分清潔、又要能量高。目前，推進劑研究難以同時滿足這兩方面要求。所以，固體ATR被定義為低比沖、大推力的發動機系統;固沖發動機需要一次助推才能啟動工作，且工作受來流狀態影響，低速或高空工作性能低。固體ATR工作包線寬，但比沖低，而固沖發動機工作比沖高，但工作包線小;ATR的寬包線源于渦輪增壓系統，而固沖發動機的比沖源于其高能推進劑。將固沖發動機的高能推進劑與ATR的渦輪增壓系統組合，提出了TSPR的概念。……