碳氢燃料直接预冷发动机性能方案对比研究

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液体甲烷和吸热型碳氢燃料均具有较高的热沉和较好的使用便捷性,是高马赫数下长时间飞行的理性燃料.基于现有涡轮发动机所构建的燃料直接预冷发动机,利用燃料主动冷却高温来流,可将涡轮发动机马赫数上限拓展到Ma3以上,可顺利支撑TBCC发动机涡轮模态向冲压模态的转换.为获取碳氢燃料直接预冷拓展涡轮发动机包线的内在机理和详细规律,本文对比研究了基于液体甲烷燃料、基于吸热型碳氢燃料不带高温副油箱和基于吸热型碳氢燃料带高温副油箱的三种方案下发动机的性能.研究结果表明,理论上三种碳氢燃料直接预冷发动机均可将涡轮发动机拓展到Ma3以上;若要进一步提高马赫数上限,则三种方案所需的冷却用量均显著增加,比冲性能迅速下降,吸热型碳氢燃料直接预冷发动机带高温副油箱方案比冲较优,但存在副油箱的尺寸重量惩罚问题;甲烷燃料直接预冷发动机在Ma0～Ma3速域内比冲性能优于吸热型碳氢燃料直接预冷发动机.
作者：陈操斌刘国栋杜鹏程何学刚牛军马同玲
作者单位：北京动力机械研究所北京100074
母体文献：第六届空天动力联合会议暨中国航天第三专业信息网第四十二届技术交流会暨2021航空发动机技术发展高层论坛论文集
会议名称：第六届空天动力联合会议暨中国航天第三专业信息网第四十二届技术交流会暨2021航空发动机技术发展高层论坛  
会议时间：2021年12月1日
会议地点：成都
主办单位：中国科协航空发动机产学联合体
语种：chi
分类号：V51V43
关键词：宽域高速飞行器  燃料直接预冷发动机  碳氢燃料  副油箱
在线出版日期：2021年12月28日
基金项目：
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