沖壓空氣渦輪泵供應系統(tǒng)方案設計及特性分析

葉 偉，徐萬武，陳 健，宋長青

（國防科技大學高超聲速沖壓發(fā)動機技術重點實驗室，湖南長沙410073）

0 引言

燃料供應系統(tǒng)是發(fā)動機系統(tǒng)的重要組成部分，供應系統(tǒng)的研究對超燃沖壓發(fā)動機工程化進程具有十分重要的推動意義。使用沖壓空氣作為動力的渦輪泵供應系統(tǒng)已在亞燃沖壓發(fā)動機為動力的導彈中成功得到應用，如“波馬克”、“黃銅騎士”及“海標槍”導彈等[1]。但是由于超燃沖壓發(fā)動機的飛行Ma大，來流空氣總溫高，渦輪將經受惡劣的熱環(huán)境而使其拓展應用于超燃沖壓發(fā)動機的潛力被忽視[2]。隨著新材料的發(fā)展，材料的耐熱溫度得到極大的提高，使這種潛力成為可能，如鑄造高溫合金使用溫度高達1000℃，GE公司研制的第3代單晶合金ReneN6和CMSX-10能夠在1 150℃的環(huán)境中持久壽命大于150 h[3]。

雙燃燒室沖壓發(fā)動機（DCR）作為超燃沖壓發(fā)動機的一種，具有工作范圍寬（Ma=3.5～6.0）、點火難度小及低馬赫數(shù)性能高等優(yōu)點[4]。以DCR發(fā)動機為動力的HyFly導彈已經開展了4次飛行試驗[5]，其工程應用正走向成熟。本文基于HyFly構型的DCR發(fā)動機，提出了一種與其飛行Ma范圍（Ma=3.5～5.5）相匹配的沖壓空氣渦輪泵供應系統(tǒng)方案，通過對系統(tǒng)建立靜態(tài)模型，分析在不同飛行狀態(tài)下渦輪泵系統(tǒng)的調節(jié)特性，對設計方案的可行性進行論證。

1 供應系統(tǒng)方案設計

沖壓空氣渦輪泵供應系統(tǒng)的原理如圖1所示，供應系統(tǒng)中，煤油從油箱經管路和閥門至泵入口，經泵增壓后流出。部分燃料通過溢流閥返回至泵入口，剩余燃料流經管路、冷卻通道后，通過噴注器噴注進燃燒室。……