不同燃料RBCC發動機性能分析

劉 昊，王春民

(西安航天動力研究所，陜西 西安 710100)

0 引言

截至目前，國內外學者針對RBCC(rocket based combined cycle)發動機已持續開展近60年的研究，針對可重復使用天地往返，先后提出ERJ、SERJ、A5、Strutjet、GTX、ISTAR等多種發動機方案，并開展了大量實驗研究。然而，由于技術復雜性，RBCC發動機至今仍未實現工程應用。掌握寬飛行馬赫數范圍內不同工作模態發動機特性，是發動機方案設計、總體應用論證及技術指標確定的前提，因此RBCC發動機性能分析一直為國內外學者所關注。

Olds等較早建立了RBCC發動機全模態性能分析軟件SCCREAM，并應用于H/O單級入軌飛行器概念方案設計，軟件對引射摻混段、噴管、主火箭及沖壓燃燒室部件簡單引入效率系數進行模擬，難以反映部件真實特性。Mckamey等開發了EPSURBCC軟件，軟件僅支持H燃料，并且未考慮黏性影響及部件損失。黃生洪等通過變步長半隱式多步龍格庫塔方法求解考慮化學反應源項的一維流動方程組，建立了發動機性能預估模型，同SCCREAM類似，通過引入效率系數求解燃燒室及引射段出口參數，并對文獻[21]給出的H/O發動機引射模態完成了性能仿真。呂翔等則通過采用MacCormack格式求解帶有化學反應源項的一維流動方程組，發展了發動機準一維性能分析方法，模型通過引入修正因子對前體邊界層效應進行修正，完成采用H/O推進劑的Hyperion計劃RBCC發動機性能預測，并將比沖預測結果與SCCREAM軟件進行了比對。安佳寧建立了RBCC發動機引射模態性能計算準一維模型，模型通過采用飛行馬赫數單變量多項式擬合求解進氣道總壓恢復系數，采用引射器理論建立了等截面混合及等壓混合兩種構型計算模型，并完成H/O模型發動機引射模態性能分析。……