超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的分類

超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的分類

經(jīng)過多年的發(fā)展，國外已研究設(shè)計(jì)過多種超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的方案。主要包括普通超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)、亞燃/超燃雙模態(tài)沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)、亞燃/超燃雙燃燒室沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)、吸氣式預(yù)燃室超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)、引射超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)、整體式火箭液體超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)、固體雙模態(tài)沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)和超燃組合發(fā)動(dòng)機(jī)等。其中，雙模態(tài)沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)和雙燃燒室沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)是研究最多的兩種類型。

1、雙模態(tài)沖壓

亞燃/超燃雙模態(tài)沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)是指發(fā)動(dòng)機(jī)可以亞燃和超燃沖壓兩種模式工作的發(fā)動(dòng)機(jī)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的飛行M數(shù)低于6時(shí)，在超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣道內(nèi)產(chǎn)生正激波，實(shí)現(xiàn)亞聲速燃燒；當(dāng)M數(shù)大于6時(shí)，實(shí)現(xiàn)超聲速燃燒，使超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的M數(shù)下限降到3，擴(kuò)展了超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的工作范圍。美國、俄羅斯都研究了這種類型的發(fā)動(dòng)機(jī)，俄羅斯多次飛行試驗(yàn)的超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)就是這種類型的發(fā)動(dòng)機(jī)。NASA即將進(jìn)行飛行試驗(yàn)的也是這種類型的發(fā)動(dòng)機(jī)。這種超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)可用于高超聲速的巡航導(dǎo)彈、無人駕駛飛機(jī)和有人駕駛飛機(jī)。

2、雙燃燒室沖壓

對(duì)于采用碳?xì)淙剂系某紱_壓發(fā)動(dòng)機(jī)來說，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在M3~4.5范圍工作時(shí)，會(huì)發(fā)生燃料不易著火的問題，為解決這一問題。人們提出了亞燃/超燃雙燃燒室沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)概念。這種發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣道分為兩部分：一部分引導(dǎo)部分來流進(jìn)入亞聲速燃燒室，另一部分引導(dǎo)其余來流進(jìn)入超聲速燃燒室。突擴(kuò)的亞聲速燃燒室起超燃燃燒室點(diǎn)火源的作用，使低M數(shù)下，燃料的熱量得以有效釋放。由于亞燃預(yù)燃室以富油方式工作，不存在亞燃沖壓在貧油條件下的燃燒室-進(jìn)氣道不穩(wěn)定性。這種方案技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)小，發(fā)展費(fèi)用較低，較適合巡航導(dǎo)彈這樣的一次性使用的飛行器。掌握該技術(shù)的主要是美國霍布金斯大學(xué)的應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室。

3、超燃組合

盡管超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)有許多優(yōu)勢(shì)，是高超聲速飛行器的最佳吸氣式動(dòng)力，但它不能獨(dú)立完成從起飛到高超聲速飛行的全過程，因此人們提出了組合式動(dòng)力的概念。早在50年代對(duì)超燃沖壓概念進(jìn)行論證時(shí)，人們就提出了以超燃沖壓為主的組合式動(dòng)力的方案，這種方案的M數(shù)范圍是0~15甚至25。用于可在地面起降的有人駕駛空天飛機(jī)。已經(jīng)研究過的組合式超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)類型很多，包括渦輪/亞燃/超燃沖壓、火箭/超燃沖壓等。這種發(fā)動(dòng)機(jī)將成為21世紀(jì)從地面起降的空天飛機(jī)的動(dòng)力。