| 氨燃料吸气式变循环发动机性能分析 | |
张鑫; 陆阳 ; 程迪; 范学军
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| Source Publication | 力学学报
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| 2022-09-16 | |
| Volume | 54Pages:16 |
| ISSN | 0459-1879 |
| Abstract | 针对飞行马赫数0～10的宽域飞行器对吸气式动力的需求，本文提出了一种以氨为燃料和冷却剂的宽域吸气式变循环发动机，其工作模态可有三种：涡轮模态，预冷模态和冲压模态。本文首先通过对该发动机各模态热力循环过程进行建模，计算得到发动机比推力、比冲和总效率等性能参数，初步验证了其在马赫数0～10范围内工作的可行性；然后，选取甲烷和正癸烷为低温低密度和煤油类碳氢燃料的典型代表，对比了各模态下氨与碳氢燃料发动机的性能差异。结果表明，由于氨突出的当量总热沉和当量热值，飞行马赫数3～5的预冷模态发动机性能各指标均优于碳氢燃料。在涡轮模态和冲压模态下，氨燃料发动机比冲较低，但比推力和总效率优于碳氢燃料；最后，对比分析了各类燃料马赫数0～10宽域工作特性，发现氨预冷可以显著提升发动机比推力，特别在高马赫数范围，再生冷却通道内氨可发生裂解反应大量吸热并分解为氢气和氮气，会进一步提升发动机比推力和比冲，且不会堵塞冷却通道，因此可胜任飞行马赫数0-10的宽范围飞行需求。而煤油类碳氢燃料受限于比推力低和裂解结焦问题，最高工作马赫数难以超过8。综上所述，本文提出的氨燃料吸气式变循环发动机，当量冷却能力强且比推力高，适合用于二级入轨飞行器的一级动力、高马赫数宽域吸气式飞行以及未来高超声速民航等场景。 |
| Keyword | 氨 涡轮模态 预冷模态 冲压模态 当量总热沉 当量热值 |
| Indexed By | EI ; CSCD |
| Language | 中文 |
| Funding Organization | 中国科学院战略性先导专项（XDA17030100）资助项目 |
| CSCD ID | CSCD:7349447 |
| Classification | 二类 |
| Ranking | 1 |
| Citation statistics |
Cited Times:2[CSCD]
[CSCD Record]
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| Document Type | 期刊论文 |
| Identifier | http://dspace.imech.ac.cn/handle/311007/90106 |
| Collection | 高温气体动力学国家重点实验室 |
| Affiliation | 1.中国科学院力学研究所高温气体动力学国家重点实验室 2.中国科学院大学工程科学学院 |
| Recommended Citation GB/T 7714 | 张鑫,陆阳,程迪,等. 氨燃料吸气式变循环发动机性能分析[J]. 力学学报,2022,54:16. |
| APA | 张鑫,陆阳,程迪,&范学军.(2022).氨燃料吸气式变循环发动机性能分析.力学学报,54,16. |
| MLA | 张鑫,et al."氨燃料吸气式变循环发动机性能分析".力学学报 54(2022):16. |
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| Jp2022F081.pdf（1309KB） | 期刊论文 | 出版稿 | 开放获取 | CC BY-NC-SA | View Download | |
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