组合循环发动机科学研究技术路线的优化

 以高速飞机、两级入轨一级平台组合动力飞行器为应用背景,以具备开发研究和工程应用基本要素为导向,优化了水平起降、重复使用、高速宽域组合循环发动机科学研究的技术路线。比较了单一类型动力飞行器与组合动力飞行器航程和载荷能力等主要功能指标,分析了组合动力飞行器对发动机性能的需求,研究了组合动力飞行器空气动力学特性、结构质量特性和组合循环发动机核心性能随飞行速域拓宽的变化趋势,提出飞行速域上限对组合循环发动机实用化具有决定性影响。构建了技术方案、飞行器需求、技术代际递进、热障等维度的组合循环发动机技术实用化评估模型。评估表明,Ma6级组合循环发动机仍需持续探索研究;Ma4级组合循环发动机与组合动力飞行器具备实施以能力形成和实用化为目标的大科学技术计划的基本条件。分析认为,Ma4亚高超飞行平台具有重大应用价值,是重大技术代际。     

火箭基组合循环动力研究进展

重复使用是运载器发展的必然途径,火箭基组合循环发动机是可重复运载器动力的重要方向。介绍了国内外典型RBCC发动机方案和关键技术研究现状,分析了RBCC发动机的主要技术特点及应用前景。可以弥补火箭或冲压单一类型发动机功能或者性能的不足,具有火箭大推重比、冲压高比冲的特点,是RBCC动力系统区别于其他发动机的重要特征。结合当前技术水平,灵活运用组合发动机的特点,形成不同的发动机方案,适用不同运载任务要求,是RBCC动力系统研究的重要思路。中国应加快RBCC发动机应用论证和关键技术攻关,形成技术方案,为可重复使用运载器长远发展做出贡献。     

涡轮基组合循环动力关键技术进展

 涡轮基组合循环发动机将是未来高超声速飞行器的主要动力装置,满足空间运载、高速运输、远程快速打击等任务需求,具备可常规起降、可多次重复使用、经济性好等优点。梳理了诸多航空强国关于涡轮基组合循环动力关键技术的发展脉络,分析了开展涡轮基组合循环发动机技术研究必须解决涵盖的模态转换、飞发一体化、超宽工作范围、耐高温、匹配性等诸多方面的关键技术瓶颈。结合国外先进经验,阐述了国内涡轮基组合循环发动机研究的建议,总结了必须解决的涡轮/冲压组合动力关键技术问题。     

组合循环动力在水平起降天地往返飞行器上的应用

水平起降天地往返飞行器是未来空间快速响应和低成本航天运输的重要方式,组合循环动力具备全包线飞行能力,在大气层内利用空气作为氧化剂,可大大提升发动机的比冲,是未来水平起降天地往返飞行器的首选动力系统。梳理了国内外组合动力天地往返飞行器的发展历史和现状,对比未来航天运输系统中不同起降方式的优缺点,明确了水平起降的优势及其对飞行器和发动机的要求,通过组合动力和火箭动力的总体性能分析和对比,进一步确认组合循环动力在水平起降天地往返飞行器中的应用优势。     

基于科技融合的组合动力飞行器技术研发管理模式

 为满足未来新型航天飞行器跨空域、宽速域、高机动飞行的需求,组合动力发动机应运而生。介绍了组合动力系统的主要类型和工作原理,分析了美国典型组合动力飞行器技术项目研究进展及管理模式,并从科技融合的角度,结合中国组合动力系统未来发展提出了相关措施建议。     

组合动力技术的未来应用

 组合动力将两种或以上单一类型的动力有机结合,结构相互融合,功能相互补充,大大拓展了飞行包线、提高飞行效率,在临近空间高速飞行器、重复使用航天运输系统等领域具有重要应用。介绍了组合动力基本分类及工作原理,综述了组合动力技术在临近空间高速飞行器、重复使用航天运输系统等领域的应用,总结了组合动力飞行器发展趋势及主要关键技术。     

涡轮基组合循环发动机进气道设计

采用等激波强度的方法,考虑进气道的气动性能和进气道前体斜板的调节规律。对高超声速涡轮基组合循环发动机的二维混压式几何可调进气道的设计进行了探索。控制进气道喉部出口马赫数的大小,给出了三斜板内外混合压缩进气道设计点的几何尺寸和非设计点的斜板调节规律。运用二维CFD数值计算手段,通过求解欧拉方程,对所设计进气道在不同飞行条件下的流场进行了计算。计算表明,设计的进气道结构简单,附加阻力小,总压恢复系数高,低速起动性能好,调节规律容易实现。     

内转式TBCC组合动力进气道设计方法研究进展

吸气式推进系统是实现高超声速飞行的基石,随着对宽Ma范围内高速飞行器的需求日益迫切,涡轮基组合循环(turbine based combined cycle, TBCC)发动机等已成为国内外研究的焦点,而高效压缩的进气系统是其重要组成部分和关键技术之一。该文主要分析了宽Ma范围内高速飞行器对进气系统的特殊要求,回顾了国内外关于内转式TBCC进气道的研究进展,重点介绍了以TriJet为代表的内转式TBCC进气系统的设计方法。总结了内转式TBCC进气道所面临的主要挑战,着重介绍了这类进气道面临的独特的锥面激波/边界层干扰问题,可为后续的研究工作提供参考。     

高超声速飞行器技术研究进展

高超声速技术作为新世纪航空航天的标志性技术,已成为国内外军事、航天领域关注的重点技术.对高超声速飞行器进行了分类,对国外主要军事大国高超声速飞行器的发展路线、总体方案、性能参数等进行了梳理,围绕对高超声速飞行器发展产生重要影响的气动设计技术、高超声速推进技术、高超声速结构热防护技术、高超声速制导控制技术,剖析了技术发展...     

考虑推力陷阱的组合动力飞行器切换控制方法研究

针对组合动力飞行器动力切换时的推力陷阱问题,提出了一种考虑推力陷阱的组合动力飞行器切换控制方法。首先,针对组合动力飞行器正常飞行控制需求,基于超螺旋滑模控制方法,设计了正常飞行控制器,从而实现飞行器受扰动情况下的有限时间稳定跟踪参考指令;其次考虑组合动力飞行器动力切换引起的推力损失带来的控制约束,设计了输入约束控制器,实现模态转换阶段跟踪误差有限时间收敛的同时减小推力需求;然后考虑正常情况及模态转换阶段控制器的结合,设计了组合发动机软切换控制方法;最后通过仿真验证了所设计的控制器能够有效规避推力损失现象,并且能够有效保障切换控制系统的稳定性及鲁棒性。     

预冷吸气组合发动机研究进展与关键技术分析

在预冷吸气组合发动机特点分析的基础上,综述了RB545、ATREX、PTCJ、SABRE和Scimitar等5种预冷吸气发动机的研究进展。对预冷器、补热器、微通道换热器、高性能旋转机械、先进推力室等预冷吸气组合发动机需要突破的关键技术进行了分析,提出了需要关注的重点。讨论了不同发动机的系统方案优缺点,提出了后续的研究建议。     

两级复合载荷下铝合金疲劳寿命预估

高低周或低高周复合载荷作用下的疲劳破坏广泛存在于飞机发动机等结构中。基于多机制损伤耦合模型,分别建立了高低周、低高周两级加载下金属疲劳寿命预估模型。通过LY12CZ铝合金两级加载疲劳试验对提出的低高周复合疲劳寿命预估模型进行了验证,并将其与Miner线性模型进行了对比。结果表明:提出的低高周复合疲劳寿命预估模型预测结果更为准确。     

燃气联合循环电厂发电成本预测

按“西气东输”终端天然气价格和相关经济参数，对燃气联合循环机组的发电成本作了初步预测，并提出了相应的建议。     

用于电力系统仿真的联合循环电站动态模型

从控制流程角度建立了一个适当简化的联合循环电站系统模型,目的在于为电力系统的实时仿真提供一个重要的组成模块。将该模型与电力网络结合,采用专业软件进行模拟,以研究整个电力系统的动态特性,为提高系统的安全性和稳定性提供理论依据。设计了一个P ID控制器,以提高系统的稳定性能。将该模型加入到一个虚拟的两区域电力系统中,采用专业软件N etom ac进行仿真,运行结果证明该模型可以用于实时仿真实验,并且验证了P ID控制器有助于提高系统的稳定性。