超燃沖壓發動機再生冷卻技術研究進展

金 烜，沈赤兵，吳先宇，楊 鈞，陳 越

（國防科學技術大學高超聲速沖壓發動機技術重點實驗室，湖南長沙410073）

超燃沖壓發動機再生冷卻技術研究進展

金 烜，沈赤兵，吳先宇，楊 鈞，陳 越

（國防科學技術大學高超聲速沖壓發動機技術重點實驗室，湖南長沙410073）

針對超燃沖壓發動機內部苛刻的工作環境，總結了再生冷卻技術在裂解傳熱和工程化應用方面的研究進展。介紹了再生冷卻過程中碳氫燃料的熱裂解模型和傳熱研究的最新發現，認為裂解機理的研究制約著數值方法的發展，并影響著真實條件下的傳熱現象研究；分析了煤油再生冷卻技術工程化應用的典型方案，復雜的耦合特性與材料間的工藝結合問題分別限制了系統多樣化功能和主被動結合熱防護技術的實現。目前需要在裂解機理的基礎上構建可靠裂解模型和高效的數值計算方法，并廣泛開展冷卻通道內傳熱惡化和耦合現象的研究；重點解決系統中的耦合機理和材料間的工藝結合問題，從而推動超燃沖壓發動機的工程化應用。

超燃沖壓發動機；碳氫燃料；熱防護；再生冷卻

0 引言

超燃沖壓發動機是指燃料在超聲速氣流中進行燃燒的沖壓發動機［1］，實現超聲速燃燒可有效實現能量轉換。但高焓來流和燃燒釋熱使得超燃沖壓發動機面臨異常嚴苛的熱環境，燃燒室內燃氣溫度高達2 500～3 100 K，遠遠高出一般的燃燒室壁結構材料所能忍受的工作極限；同時燃燒室入口流場來流靜溫 （遠小于1 000 K）、靜壓 （一個大氣壓左右）都很低，而流速很高 （1 000 ms以上），這對冷態液體燃料來說，實現穩定燃燒是十分困難的。……