MATLAB固体火箭冲压发动机壅塞式燃气流量调节装置设计(2)
4燃气发生器内流场数值仿真 24
4.1 引言 24
4.2计算模型和假设 24
4.3计算网格生成 25
4.4边界条件初始条件 26
4.5 计算结果分析 26
4.5.1燃气流场特性分析 26
4.5.2结构对喷管内流场的影响 29
4.5 本章小结 29
5 燃气流量调节实验 30
5.1 引言 30
5.2实验设备 30
5.3燃烧室动密封实验 30
5.4燃气流量调节实验 31
结 论 32
致 谢 33
参考文献34
1 绪论
1.1 研究背景和意义
1.1.1 燃气流量调节的背景
在科技迅猛发展的二十一世纪，国际形势极其复杂，各种潜在的危机此起彼伏。比如：国际社会在处理乌克兰危机这一事件时，俄罗斯联邦政府采取了强有力的措施来文护俄罗斯在国际社会中的地位。俄罗斯联邦政府和普京之所以有如此强硬的态度，是因为俄罗斯有强大的国防力量，特别是俄罗斯先进的作战飞机和导弹武器，均可与美国匹敌。对于一个国家来说，无论是保卫本国领土安全还是文护世界和平，先进的军事力量是至关重要的。可以很明显的发现：现代化的战争本质上是科学技术和经济力量的较量。
在这种国际背景下，各国都想要拥有新一代高性能导弹来巩固自己的国防力量，新一代超声速导弹强调导弹机动性和精确性。导弹推进系统作为导弹的动力来源，一直是各国国防科研工作者的重要工作内容。其中，固体火箭冲压发动机是导弹推进系统的理想选择之一。但通过冲压方式进入发动机补燃室的空气流量与飞行器的飞行高度、马赫数和姿态等等条件有关，推进系统的工作性能也会发生变化。为了提高导弹的综合性能，实现发动机推力的可调性是一种可取而又可实现的方法。因此，为了提高发动机的工作性能和推力调节能力，必须展开燃气流量可调发动机的相关研究。
1.1.2 燃气流量调节的研究意义
在高端武器的发展过程中，科研工作者发现固体火箭冲压发动机的有不可比拟的优点[1]。认识到未来导弹的发展与火箭冲压发动机有着密不可分的联系后，国防科技力量相对发达的国家都进行了火箭发动机的相关研究，尤其是流量可调发动机技术。由于固体火箭冲压发动机不仅文护、储存和使用方便，而且还有结构比较简单、工作可靠性好等等优点[2]，使其成为发展前景最为可观的冲压发动机之一，引起了各国政府的高度重视，特别是美国和西欧各国。但在一定程度上冲压发动机也有缺点，比如其工作受到导弹飞行状态的限制。
固体冲压发动机是一种吸气式发动机，发动机在工作过程中，大气中的空气进入补燃室，与燃气发生器喷出的富燃性燃气在补燃室进行二次掺混燃烧，燃烧产生的高温燃气通过喷管膨胀产生推力。发动机的综合性能与补燃室的二次燃烧过程密切相关，不同的空燃比对应发动机性能会有很大的差别。如果发动机空燃比偏离理想空燃比太大，发动机的性能会大大降低，甚至有可能导致发动机熄火。而进入补燃室进行二次燃烧的空气流量与飞行器的飞行参数有关，因此，实现燃气流量的可调性对提高固体火箭冲压发动机的综合性能有很大意义[3]。
一般来说，固体火箭冲压发动机一旦点火工作，其推力主要集中在一个范围内，因此导弹的飞行弹道受到严格限制。在飞行过程中，如果导弹实际弹道与理想弹道偏差较大，固体火箭冲压发动机的工作性能就会大大降低。在俯冲或爬升飞行过程中，因为通过进气道进入补燃室进行掺混二次燃烧的空气流量变化非常大，可能固体火箭冲压发动机熄火[3]。为了把握未来战争中的主动权，应该组织一批高科技人才致力于高性能战术导弹的研究，致力于固体冲压发动机推力调节技术的研究。