文献综述
1 选题背景及意义空天飞机,它既可以像普通飞机一样在大气层内作高超声速的飞行,又可以像火箭、卫星一样灵活地进行轨道机动飞行。
空天飞机既需要在大气层内飞行,又需要在大气层外飞行,因此其动力装置就十分重要[1]。
空天飞机在跨越大气层时,空天飞机的速度会由0加速到25马赫(Ma),其工作环境变化十分复杂,任何一种单一的发动机都不能应对,因此目前设想的空天发动机一般采用多种类型发动机组合的动力形式[2]。
在飞行高度在25km以下时,目前采用组合动力的形式的发动机主要有火箭基组合循环[3](RBCC)、涡轮基组合循环[4](TBCC)等。
其中TBCC采用空气作为氧化剂,相比RBCC具有比冲高的优点。
但是目前应用于组合动力系统中的涡轮发动机,其最高工作的马赫数不超过2.3,低于超燃冲压发动机的最低启动马赫数,因此两种发动机工作速域存在间隙;同时涡轮发动机在接近到其马赫数工作上限时其推力迅速下跌而冲压发动机在其工作马赫数接近下限时也存在推力非常低的现象,这就使得发动机工作模态难以由涡轮转为到冲压模态[5]。
因此研究人员提出了进气预冷技术,采用加装预冷换热器来冷却进入压缩机前滞止温度过高的空气,从而拓宽涡轮发动机最高飞行马赫数并且增加其空气流量,提高涡轮发动机推力,使得涡轮发动机工作速域与冲压发动机充分衔接。
轻质大功率的预冷器作为发动机热力循环中的关键组件,它可以在极短的时间之内冷却来流的空气,从而达到深冷空气的目的。
因此预冷器的功重比和紧凑性较高,通常采用微小通道来增强换热。
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