宽速域引射喷管巡航状态流动特性仿真
2021-01-05李子杰黄河峡张可心谭慧俊
火箭推进 2020年6期
蔡 佳,李子杰,黄河峡,张可心,谭慧俊
(1.南京工业职业技术大学 航空工程学院,江苏 南京 210023;2.南京航空航天大学 能源与动力学院,江苏 南京 210016)
0 引言
随着当前航空航天飞行器朝着更高速度、更强机动、更宽包线方向发展,以燃气涡轮发动机和冲压发动机组合形式的推进系统(turbine based combined cycle engine,TBCC),具有水平起降、可重复使用、用途广泛的特点,并可发挥这两类发动机在低速和高速的优势[1],因此受到工程界和学术界的高度重视,并入选中国科协2020年发布的10个重大工程技术难题之一。尾喷管作为TBCC推进系统的重要部件,其主要是使发动机出口的燃气在尾喷管中充分膨胀,将其携带的热能和压力能转变为动能,以增大发动机出口气流的冲量,从而增大发动机的推力[2]。
由于TBCC尾喷管在很大的落压比范围内工作,且通过的质量流量变化幅度也较大,其扩张比从起飞状态下的2变化至超声速巡航状态时的15~20[3],必须采用一定的技术手段实现喷管喉道及面积扩张比的调节。目前,主要的调节方式均是机械式调节法为主,如外筒壁平移[4]、中心体局部转动[5]、中心体和尾缘独立转动方案[6]等,这增加了喷管构型的复杂程度,并且喷管变几何结构安装于机匣外,在一定程度上又增加了发动机的阻力。气动式可调喷管具有更加简单的构型,工程实现难度较小又不带来附加阻力[7],获得了学术界和工程领域研究人员的广泛关注,其中典型的代表即引射喷管。其将来自进气道唇罩……
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