深度|國內(nèi)外固沖發(fā)動機關(guān)鍵技術(shù)已有較大突破 或?qū)⒊晌磥碇饕鸺齽恿?/p>
采用固沖發(fā)動機的超聲速巡航導(dǎo)彈射程遠,突防能力強,且成本低,可靠性高,作戰(zhàn)相應(yīng)快,已成為世界各國研究熱點。
固體火箭沖壓發(fā)動機(SDR)簡稱固沖發(fā)動機,也稱管道火箭,是一種組合沖壓發(fā)動機。將固體火箭發(fā)動機與沖壓發(fā)動機進行組合,以沖壓空氣攜帶的氧作為氧化劑,降低推進劑中氧化劑含量,提高發(fā)動機比沖,相比固體火箭發(fā)動機比沖提高3-5倍。固沖發(fā)動機可顯著提高以固沖發(fā)動機為動力系統(tǒng)的導(dǎo)彈射程,是新一代超聲速巡航導(dǎo)彈的理想動力系統(tǒng)。采用固沖發(fā)動機的超聲速巡航導(dǎo)彈射程遠,突防能力強,且成本低,可靠性高,作戰(zhàn)相應(yīng)快,已成為世界各國研究熱點。
固沖發(fā)動機的關(guān)鍵技術(shù)包括:發(fā)動機總體設(shè)計技術(shù)、貧氧推進劑技術(shù)、燃氣流量調(diào)節(jié)技術(shù)、補燃室高效燃燒組織技術(shù)、熱防護技術(shù)、無噴管助推技術(shù)、超聲速進氣道技術(shù)、轉(zhuǎn)級技術(shù)、試驗技術(shù)、數(shù)值模擬技術(shù)等。貧氧推進劑及其在補燃室的高效燃燒組織、燃氣流量調(diào)節(jié)等技術(shù)是固沖發(fā)動機領(lǐng)域的特有關(guān)鍵技術(shù)。
燃氣流量調(diào)節(jié)技術(shù)
燃氣流量調(diào)節(jié)技術(shù)可實現(xiàn)固沖發(fā)動機推力可調(diào),對實現(xiàn)固沖發(fā)動機寬包絡(luò)、大機動飛行具有重要意義。自20世紀(jì)90年代以來成為世界各國研究熱點,是新一代可變流量固沖發(fā)動機的典型特征。經(jīng)過近30年的研究,國內(nèi)外已突破燃氣流量調(diào)節(jié)技術(shù)。"流星"導(dǎo)彈固沖發(fā)動機采用了滑盤閱方案,通過對燃氣發(fā)生器壓強進行閉環(huán)控制,流量調(diào)節(jié)比達到10:1,可拓展至12:1。
貧氧推進荊技術(shù)
貧氧推進劑能量性能直接決定發(fā)動機理論性能,其點火燃燒特性影響發(fā)動機實際工作性能。但由于燃燒組織困難,燃燒效率低,含棚推進劑技術(shù)是制約固沖發(fā)動機應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)之一。
轉(zhuǎn)級技術(shù)
固沖發(fā)動機需要依靠助推加速至起動馬赫數(shù)才能工作,因此,帶來了助推器和沖壓發(fā)動機的工況轉(zhuǎn)換,也就是轉(zhuǎn)級過程。通常是整體式助推器結(jié)束工作后,通過轉(zhuǎn)級控制,打開進氣道人口和出口堵蓋,使空氣進人補燃室。同時燃氣發(fā)生器點火,沖壓發(fā)動機開始工作。整個轉(zhuǎn)級過程約在300-500ms內(nèi)完成,但涉及物理化學(xué)過程多,伴隨著飛行器內(nèi)外流場劇烈變化、堵蓋等結(jié)構(gòu)件的解鎖分離、燃料的可靠點火、穩(wěn)定燃燒以及控制規(guī)律相互及可靠工作,難度較大。多次飛行試驗結(jié)果顯示,固沖發(fā)動機能否順利轉(zhuǎn)級直接關(guān)系試驗成敗。
新思界產(chǎn)業(yè)研究中心出具的《2021年固體沖壓發(fā)動機行業(yè)競爭對手專項調(diào)研報告》顯示,目前,國內(nèi)外固沖發(fā)動機關(guān)鍵技術(shù)已取得較大突破,可支撐固沖發(fā)動機向?qū)嵱没较虬l(fā)展。但發(fā)動機性能與可靠性仍需進一步提高服務(wù)應(yīng)用,國內(nèi)技術(shù)水平與國外先進水平存在一定差距,部分技術(shù)可靠性不足,需要繼續(xù)加強關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān),如提高燃氣流量調(diào)節(jié)范圍和精度,提高轉(zhuǎn)級過程成功率等。
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