RBCC發(fā)動機火箭-沖壓模態(tài)理想熱力循環(huán)優(yōu)化分析

張留歡，杜　泉，張蒙正（西安航天動力研究所，陜西西安710100）

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RBCC發(fā)動機火箭-沖壓模態(tài)理想熱力循環(huán)優(yōu)化分析

張留歡，杜泉，張蒙正
（西安航天動力研究所，陜西西安710100）

摘要：基于RBCC發(fā)動機工作原理，開展了特定燃燒組織模式下，RBCC發(fā)動機火箭-沖壓模態(tài)的理想熱力循環(huán)優(yōu)化分析。根據(jù)火箭-沖壓模態(tài)發(fā)動機工作特點，建立了工質(zhì)熱力循環(huán)過程模型，計算獲得了最佳壓縮點溫度及其對應(yīng)的最佳壓縮比、最大循環(huán)功、熱效率等參數(shù)。同時，給出了燃燒室最高溫度、空燃比對最佳壓縮比、最大循環(huán)功和熱效率的影響規(guī)律，以及RBCC發(fā)動機熱力循環(huán)的優(yōu)化方向。研究結(jié)果表明，通過提高一級燃燒室最高溫度、降低引射比、調(diào)整進氣道壓縮比至最佳壓縮比等措施均可有效提高RBCC發(fā)動機最大循環(huán)功及循環(huán)效率。

關(guān)鍵詞：RBCC；火箭-沖壓模態(tài)；理想熱力循環(huán)；優(yōu)化分析

0　引言

從熱力學(xué)角度看，RBCC發(fā)動機是一種在火箭發(fā)動機熱力循環(huán)基礎(chǔ)上組合沖壓發(fā)動機循環(huán)的熱力推進裝置，其將燃料化學(xué)能通過燃燒轉(zhuǎn)換為推動飛行器前進的推進功［1-6］。優(yōu)化RBCC發(fā)動機熱力循環(huán)過程的熱效率、循環(huán)功等是提高RBCC發(fā)動機推力性能的最根本途徑。

目前，有關(guān)吸氣式發(fā)動機的熱力循環(huán)研究較多。郭海波等開展了復(fù)合預(yù)冷吸氣式火箭發(fā)動機、空氣渦輪火箭發(fā)動機等熱力循環(huán)分析，指出了上述發(fā)動機熱力循環(huán)優(yōu)化方向［7-8］；張強等對脈沖爆震發(fā)動機進行了理想熱力循環(huán)分析，獲得了放熱比對循環(huán)熱效率和單位推力的影響規(guī)律［9］；……