国外组合循环动力技术研究进展

 组合循环动力技术是多种动力技术从热力循环、结构布局等方面的有机融合，具有工作包线宽、综合性能优等特点。综述了国外组合循环发动机的发展历程，介绍了几种典型组合循环发动机，概述了组合循环动力技术的发展趋势、关键技术，提出了组合循环动力技术领域的发展建议。     

21世纪世界航空动力技术发展趋势与展望

21世纪的世界航空动力技术将继续加速发展，有可能出现革命性变化。传统的燃气涡轮发动机仍具有巨大的发展潜力；随着超燃冲压发动机以及涡轮和火箭基组合循环发动机的应用，高超声速飞行将成为现实，并有可能迎来以高超声速空天往返飞行为标志的新的航空时代；脉冲爆震发动机、超微型发动机等新概念发动机必将登上历史舞台；新能源航空发动机将占据一席之地；航空动力技术将继续在人类科技发展和社会进步中占据重要的地位。     

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。     

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。     

带液化空气循环子系统的ARCC发动机研究

为解决空天飞机动力问题,提出一种新型带液化空气循环子系统的吸气式-火箭组合循环(ARCC)概念.该组合循环发动机集涡轮、冲压及火箭发动机优点于一身,在吸气式发动机工作过程中通过液化空气循环子系统液化大气中的氧气,存储供氢氧火箭发动机工作时使用,自身携带少量或不带氧化剂,因而经济性较好.为提高液化空气循环子系统液化比,采用多种措施设计一种新型液化空气循环子系统.计算了液化空气循环热力过程和ARCC发动机比冲性能,结果表明:液化空气循环子系统在整个吸气式飞行过程中具有较高液化比;ARCC发动机在不同的飞行条件下都能得到良好比冲特性,经济性好.     

航空发动机科学技术的发展与创新

航空发动机是"飞机的心脏",是实现人类飞行梦想的关键.回顾了发动机技术进步与飞机的发明、喷气式发动机的问世、航空动力领域的持续创新等内容,介绍了高超声速强预冷涡轮发动机、自适应变循环发动机、民用大涵道比发动机、混合电推进技术的发展现状和发展趋势,探讨了国外航空发动机发展的主要经验和重要举措.     

飞机发明110年

飞机,是指具有固定机翼(不同于旋翼机),能在大气中靠自身动力飞行(不同于滑翔机)、密度大于空气(不同于气球或气艇)的航空器。作为动力的核心,飞机发动机有很多种,包括活塞发动机、燃气涡轮发动机(包括涡轮、涡喷、涡扇、涡桨等几种)、冲压发动机等三大类主流发动机,及其他发动机(包括火箭发动机、脉冲发动机、航空电动机)等。兄弟俩的发明飞机是人类在20世纪初所取得的最重大的科学技术成就,有人将它与电视和电     

火箭基组合动力循环飞行器变结构进气道方案研究

火箭基组合动力循环(RBCC,rocket based combined cycle)飞行器的飞行速域宽、距离远,要求飞行器在整个飞行包络内,其推进系统不仅在设计点具有良好的性能,在非设计点时也要求能正常工作。以一种RBCC飞行器为研究对象,计算不同马赫数条件下动力系统进气道的性能,在此基础上提出一种进气道的变形方案。结果表明,所设计的变几何进气道方案,能够使得组合动力发动机在工作段满足不同的推力需求,提高了发动机的效率。     

RBCC飞行器变结构进气道方案研究

火箭基组合动力循环(RBCC,Rocket Based Combined Cycle)飞行器的飞行速域宽、距离远,这就要求飞行器在整个飞行包络内,其推进系统不仅在设计点具有良好的性能,在非设计点时也要求能正常工作。本文以一种RBCC飞行器为研究对象,计算不同马赫数条件下动力系统进气道的性能,在此基础上提出一种进气道的变形方案。结果表明,本文所设计的变几何进气道方案,能够使得组合动力发动机在工作段满足不同的推力需求,提高了发动机的效率。     

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。     

基于LTO循环航空发动机排气污染物NOx排放适航审定计算方法

 航空器要获得商业营运许可,必须取得适航证,适航要求是航空器安全飞行的最低法规性的保障,因此研究航空发动机排放适航审定方式是非常有必要的。为解决中国民用航空发动机测试数据处理方式中的技术难点,使飞机发动机排气污染物符合适航审定标准,参考国际民航组织(ICAO)颁布的“飞机发动机排放”条例的规定,设计了民用航空发动机排气污染物测量系统。测量系统的精度按标准规定用燃气分析测出的油气比与发动机实测油气比进行比较小于10%—15%的属于合格。本研究的测量值与发动机所测的油气比的误差小于7%,证明测量系统和测量技术是切实可行的。基于ICAO标准的起飞着陆(LTO)循环概念,采用ICAO计算方法得出航空发动机NO_x的排放指数。根据中国民航规章34部(China Civil Aviation Regulations,CCAR—34),验证得出航空发动机JT3D—7的NO_x排放符合现行的适航标准。根据ICAO计算方式,利用MFC开发了NO_x适航审定系统,可快速算出发动机NO_x排放指数,并可对发动机进行NO_x排放适航审定。     

重型车用柴油机废气发电复合涡轮行驶工况的适应性

针对发电复合涡轮形式对发动机余热回收效果的影响,建立了详细的某重型柴油机废气涡轮回收整车仿真平台,构建了电辅助复合涡轮、并联复合涡轮、纯电动复合涡轮和串联复合涡轮4种形式废气能量回收方案,对比分析了这4种典型的复合涡轮结构在发动机外特性、瞬态工况和道路运行工况下的废气能量转换效率及节油效果.研究结果表明,不同的驾驶工况应选用不同的复合涡轮形式;采用基于涡前压力动态优化控制,是实现发动机功率与涡轮发电功率合理分配、达到发动机总体效率优化的关键.研究结果对于复合涡轮结构选型以及发电复合涡轮与发动机的匹配与集成具有指导价值.     

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。     

航空发动机排气污染物排放适航审定方法研究

 为解决中国民用航空发动机测试数据处理方式中的技术难点,使符合飞机发动机排气污染物的适航审定标准,参考国际民航组织(ICAO)颁布的“飞机发动机排放”条例采集污染物气体样本数据。基于ICAO标准的起飞着陆(LTO)循环概念,采用ICAO计算方法和美国车辆工程师协会(SAE)航空建议操作规程(ARP)计算方法得出航空发动机NO_x排放指数。根据中国民航规章34部(CCAR-34),验证得出航空发动机JT3D-7的NO_x排放符合现行的适航标准。     

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。     

汽机热泵系统热力学分析与运行优化

建立了汽机热泵系统的内可逆数学模型,并基于有限时间热力学对系统性能进行了分析研究.汽机热泵系统由内可逆汽机循环和内可逆压缩式热泵循环组成.在动力部分保持一定的输出功率和热泵部分保持一定的制热率的前提下,以损失最小为优化目标函数进行优化研究,得到了系统运行参数、汽机效率、热泵cop和系统性能系数随无因次输出功率和无因次制热率的变化关系.算例研究显示动力运行参数随输出功率趋于线性变化,热泵cop的变化明显,系统性能系数随输出功率和热泵制热率的增大均增加.优化结果可为汽机热泵系统运行提供指导.     

柴-燃混合循环系统发展综述及航空适用分析

在充分调研国内外混合循环动力系统发展现状的基础上，总结各种动力系统的性能优劣势，分析制约其发展的瓶颈技术难题.基于我国小型航空动力系统的研究现状和发展所面临的严峻挑战，提出适用于航空领域的混合循环动力系统发展要求：高功重比、高工作可靠性、低结构复杂度、高热效率和低油耗.借鉴混合循环动力系统在其他领域发展现有的研究成果和应用经验，总结混合循环动力系统在航空领域发展所面临的结构设计及布局、理论及试验研究、控制方法及策略等技术难点，给出对应的建议解决方案.为混合循环动力系统在航空领域的应用提供技术建议，为我国发展高性能高水平的小型航空动力系统提供新的发展方向.     

旋转爆震发动机与涡轮机的集成

旋转爆震发动机为自增压燃烧的前沿领域,具有热效率高、结构简单、易于组装、不需要机械驱动等优点,其排气可驱动涡轮机,使其成为极具应用前景的新型动力。旋转爆震发动机与涡轮机的集成非常复杂,结合国内外旋转爆震发动机的研究现状和发展趋势,分析和整理了旋转爆震发动机与涡轮机耦合的特点、面临的技术问题以及现阶段所采用的技术方法,并提出未来的研究方向。