亚燃煤油凝胶冲压发动机推力室设计及其仿真研究(3)_毕业论文

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亚燃煤油凝胶冲压发动机推力室设计及其仿真研究(3)

1。2  冲压发动机的特点

    冲压发动机能以其特有的性能优越性来满足在大气层内飞行器的要求。特别是在军事方面,对飞行器高速远航程的要求,冲压发动机在高速飞行中产生的推力要比涡轮喷气发动机大,而经济性比火箭发动机的好。

    此外,冲压发动机还有以下优点[5]:

(1)结构简单,重量轻,成本低。

(2)无转动部件,故理论上来说进气道和发动机可以设计成任何形状,因而也不存在高温转动部件的冷却问题。

(3)由于不存在涡轮叶片的耐热性限制,所以冲压发动机燃烧室可以允许更高的燃烧温度,可以加入更多的能量,而获得更多的推力。

(4)能源前途广阔,既可以用内部加热的化学燃料的化学能、原子能等,又能用外部加热的激光能、太阳能等。

    当然,冲压发动机也存在缺点,主要有:

(1)一般冲压发动机,它不能自行起动。使用冲压发动机的飞行器需要助推器或其它飞行器把它加速到一定飞行速度之后,冲压发动机才能自行有效的工作。

(2)飞行速度低时,性能差,效率低。

(3)对飞行状态的改变很敏感,当发动机工作离开设计点时,性能很快恶化,因此需要进行其部件(如扩压器、尾喷管)的调节,否则,它只能在较窄的范围内工作。

(4)使用冲压发动机的飞行器单位迎面推力较小。

1。3  凝胶推进剂

凝胶推进剂是介于固体和液体之间的一种推进剂,集中了固体推进剂和液体推进剂的优点。凝胶推进剂就是用少量的凝胶剂将液体组元凝胶化,或将固体组元膏体化,形成具有一定结构和特定性能并能长期保持稳定的凝胶体系。在凝胶推进剂配方中,凝胶剂对凝胶推进剂的状态稳定起着关键作用。凝胶剂大体大体可以分为如下三类[6]。第一类凝胶剂(固体燃料):硼、碳化硼、铝、硼氢化锂、铝氢化锂、乙炔二锂、各种合成聚合物或经改性的天然有机高聚物等;第二类凝胶剂(液体和气体燃料):氨、甲烷、丙烷、戊烷等;第三类凝胶剂(无能量贡献的固体):炭黑、二氧化硅等。论文网

凝胶推进剂在航天、军事及相关民用方面有着广泛的应用,涉及许多学科和各种新技术。

在航天领域,凝胶推进剂应用前景广阔,如多次七朵脉冲凝胶火箭发动机可以作为卫星的变轨发动机,发射不同轨道的卫星,同时提高卫星的入轨精度。20世纪60年代初,美国空军和亚特兰大研究中心联合研制了用于“土星—V”助推器的凝胶推进剂火箭发动机,发动机直径为330mm,1963年成功点火。美国航空喷气公司的凝胶推进剂发动机有可能应用于星球大战计划中“针对有限攻击的全球防御计划(GPALS)”的地基拦截导弹。

    在军事方面,多次起动脉冲凝胶火箭发动机可用作战略导弹弹头中段制导的姿控发动机和末修发动机,提高突防能力的机动飞行能源系统,反导弹、反卫星武器的动力装置,多弹头分导洲际导弹的末推发动机,以及动能武器弹头发动机等。美国研制的一种新型凝胶推进推进剂能使自主导弹性能和可靠性得到提高,运输更安全,导弹更加灵巧,射程也大大提高。实验表明,“长矛”导弹采用凝胶燃料时的射程可以达到液体燃料的俩倍。

    在民用方面,使用凝胶石油燃料可以降低飞机失事的破坏性,使用凝胶气体发生器的灭火系统具有二次灭火功能,油井驱水气体发生器可以实现智能化等。

1。4  本文的主要工作 (责任编辑:qin)