组合发动机就是由两种发动机组合而成的发动机。发展组合发动机的目的在于使飞行器在不同的飞行条件下都能得到良好的推进性能。通常可用的组合发动机有三种。
(1)火箭冲压发动机:用火箭发动机作为冲压发动机的高压燃气发生器,它可以在较大的空气燃料比范围内工作,适宜于超音速飞行。
(2)涡轮冲压发动机:由涡轮喷气发动机(或涡轮风扇发动机)与冲压发动机组合而成,前者的加力燃烧室同时也是后者的燃烧室。涡轮冲压发动机兼有涡轮喷气发动机在小马赫数时的高效率和冲压发动机在马赫数大于3时的优越性能。
(3)涡轮火箭发动机:用火箭发动机作为涡轮喷气发动机的燃气发生器,它的单位迎面推力大,但耗油率高。
此外,还有液氢蒸气火箭涡轮发动机、带液化空气的火箭涡轮发动机等
组合发动机-工作原理
组合发动机
冲压动动机的工作原理是由法国科学家勒内?洛兰于1913年提出的。由于当时的条件限制,在很长的时间内该技术没有取得进展,到20世纪40年代仍处于探索性研究阶段。60年代中期至70年代是整体式火箭冲压发动机技术取得突破性进展的年代。双用途燃烧室与整体式助推发动机技术的突破、贫氧推进剂研制的进展均为整体式固体火箭冲压发动机的发展提供了技术基础。现在,整体式固体火箭冲压发动机的基本技术问题已经解决,但要用到新一代先进导弹上,还有不少工作要做。
固体火箭冲压组合发动机是一种质量轻、经济性好、工作可靠的高速导弹动力装置,引起各国的重视并开展研发。国内在20世纪70年代初,北京航空航天大学、航天三院、新光机械厂等单位先后开展了固体火箭冲压发动机的应用研究,其后,有关基地着手培训人员,调查研究着手开展相关的研究工作,90年代有关研究院所以及西北工业大学、国防科技大学等相继建立了固体火箭冲压发动机的试验设备,进行了系列研究,更深入地开展了各项理论和试验研究工作。冲压发动机由进气道(也称扩压器)、燃烧室、推进喷管三部组成,比涡轮喷气发动机简单得多。冲压是利用迎面气流进入发动机后减速、提高静压的过程。这一过程不需要高速旋转的复杂的压气机,是冲压喷气发动机最大的优势所在。进气速度为3倍音速时,理论上可使空气压力提高37倍,效率很高。高速气流经扩张减速,气压和温度升高后,进入燃烧室与燃油混合燃烧。燃烧后温度为2000一2200℃,甚至更高,经膨胀加速,由喷口高速排出,产生推力。因此,冲压发动机的推力与进气速度有关。以3倍音速进气时,在地面产生的静推力可高达2OO千牛。火箭冲压发动机:用火箭发动机作为冲压发动机的高压燃气发生器,它可以在较大的空气燃料比范围内工作,适宜于超音速飞行。
使用液体推进剂燃气发生器的火箭冲压发动机。由进气道、液体推进剂燃气发生器、燃料箱和供应调节系统、补燃室、尾喷管组成。使用富燃料(贫氧)液体推进剂的燃气发生器(火箭室)提供高温富燃料燃气,将冲压空气流引射、增压,并在补燃室中掺混、补充燃烧。液体推进剂可以使用富燃料单组元自燃燃料,也可以使用双组元推进剂,在一定范围内改变燃烧室的余氧系数、空气/燃料的化学当量比和空气加热比,较灵活地调节发动机参数,以改善发动机推力一经济特性。液体火箭冲压发动机的优点是比冲较高、推力可调节,缺点是结构比较复杂。液体火箭冲压发动机除适用于工作范围较宽的战术导弹外,由于可以较长时间工作,可发展为高超声速飞行和航天运输需要的工作范围宽广的可变模态火箭冲压复合循环发动机方案。
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