宽范围RBCC进气道设计与调节规律研究

发布时间：2017-10-16 00:27

  本文关键词：宽范围RBCC进气道设计与调节规律研究

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【摘要】：火箭基组合循环(RBCC)发动机是发展新一代低成本、高性能天地往返运输系统的关键推进技术之一,具有巨大的军事和商业应用前景。进气道作为RBCC发动机的关键部件,需要在宽马赫数范围内工作,设计难度较大。本文针对Ma2~6宽范围工作要求,基于二元和三维侧压构型对RBCC进气道开展了宽范围变几何方案研究。文中首先对二元进气道构型开展了单流道和双流道变几何方案研究。针对单流道方案,对比研究了平移唇口板+转动顶板和旋转唇口板+转动顶板两种变几何方案,发现平移唇口方案调节过程中采用第三道激波封口的方式,能实现高流量系数与高喉道压比的调节,而转动唇口方案无法同时获得高流量系数和高喉道压比,但二者在Ma3.0下流量系数均能达到0.70的指标要求;针对双流道方案,为避免高马赫数下高温喉道的密封与冷却问题,提出了一种分流板调节+低速喉道可调的外并联双流道方案,使Ma2~4区间进气道流量系数达到或超过0.70。研究发现,该方案在Ma2.0~3.0区间高低速流道性能相近,Ma3.5左右,由于附面层影响,低速流道性能明显低于高速流道。针对基于三维侧压构型的RBCC进气道,开展了旋转第二级楔板和平移隔离段顶板的变几何方案研究。对影响自起动性能的主要设计参数开展了参数化研究,以此选取合适的参数设计了原型进气道。在低马赫数下,采取附面层抽吸措施使进气道在Ma2.5下实现自起动,在Ma4~6区间进气道流量系数达到0.80及以上。此外,文中针对平移唇口板的二元单流道变几何方案进行了Ma2~8和攻角0°~8°的拓展研究,初步验证了调节方案的有效性。
【关键词】：RBCC进气道 宽马赫数工作 变几何 数值模拟 调节规律
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V438
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 注释表12-13
• 第一章 绪论13-21
• 1.1 研究背景与意义13-14
• 1.2 高超声速进气道研究概况14-16
• 1.3 RBCC变几何进气道国内外研究概况16-20
• 1.4 本文主要研究内容20-21
• 第二章 二元RBCC单流道进气道变几何方案研究21-35
• 2.1 无粘分析模型21-22
• 2.2 数值计算方法22-23
• 2.3 变几何方案设计23-25
• 2.4 平移唇口变几何方案的调节规律研究25-28
• 2.4.1 调节特性研究25-27
• 2.4.2 变几何进气道不同工况下的气动性能27-28
• 2.5 转动唇口变几何方案的调节规律研究28-34
• 2.5.1 调节特性研究28-31
• 2.5.2 变几何进气道不同工况下的气动性能31-34
• 2.6 本章小结34-35
• 第三章 二元外并联RBCC进气道变几何方案研究35-43
• 3.1 变几何进气道的调节原理35-36
• 3.2 原型进气道的气动设计36
• 3.3 变几何进气道的调节规律研究36-40
• 3.3.1 低马赫数下自起动性能研究37
• 3.3.2 变几何进气道不同工况下的气动性能37-40
• 3.4 低马赫数区间进气道反压特性分析40-41
• 3.5 本章小结41-43
• 第四章 三维侧压RBCC进气道变几何方案研究43-55
• 4.1 变几何进气道的调节原理43
• 4.2 低马赫数下自起动性能研究43-49
• 4.2.1 侧向收缩比对进气道自起动性能的影响43-45
• 4.2.2 宽高比对进气道自起动性能的影响45-47
• 4.2.3 顶压方向收缩比对进气道自起动性能的影响47-49
• 4.3 原型进气道的气动设计49-50
• 4.4 变几何进气道的调节规律研究50-54
• 4.4.1 低马赫数下自起动性能研究50-51
• 4.4.2 变几何进气道不同工况下的气动性能51-54
• 4.5 本章小结54-55
• 第五章 Ma2~8 RBCC进气道变几何方案研究55-62
• 5.1 原型进气道气动设计55
• 5.2 数值计算55-56
• 5.3 变几何进气道在不同工况下流场结构和性能仿真56-59
• 5.4 变几何进气道的攻角特性和性能变化规律59-61
• 5.5 本章小结61-62
• 第六章 结论及展望62-64
• 6.1 结论62-63
• 6.2 展望63-64
• 参考文献64-68
• 致谢68-69
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文69

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前8条

1 张浩;李光熙;李江;秦飞;何国强;;内置中心支板的RBCC变几何二元进气道设计与数值模拟[J];固体火箭技术;2014年02期

2 苗海丰;谢旅荣;郭荣伟;;一级锥可调变几何轴对称进气道初步研究[J];航空动力学报;2013年08期

3 金志光;张X元;陈卫明;刘媛;;高超声速二元变几何进气道气动方案设计与调节规律研究[J];航空学报;2013年04期

4 南向军;张X元;金志光;孙波;;压升规律可控的高超声速内收缩进气道设计[J];航空动力学报;2011年03期

5 秦飞;吕翔;刘佩进;何国强;;火箭基组合推进研究现状与前景[J];推进技术;2010年06期

6 张元,马燕荣,徐辉;非均匀流等压比变后掠角高超侧压式进气道研究[J];推进技术;1999年03期

7 萧旭东,徐辉;非均匀流等溢流角设计高超侧压进气道[J];推进技术;1998年01期

8 张X元，萧旭东，，徐辉;高超侧压式进气道参数分析及试验研究[J];推进技术;1995年06期

本文编号：1039586