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推进
术技
超
冲燃发压动的第一机 ４ ⑩隼个
摘 对 要近 ４ ０年超 声速 燃 烧 冲发压动 机 简称（超 燃压冲发 动 机）术 的 现出 与成 熟 行进了 综 合的 论述 根 。技 据 美对 国 俄、 罗 斯 国、、日本 、 大澳 利亚 其 它及国 家已完 成 或 的者． 在 进 行 的研 究工作 进 行 论了 ，述 单 简 叙地 德 ｆｉ－
述了超 燃 冲压 发 动 机燃烧 室 研制 问的题 鉴。 别 两种 新了出现 的 超 燃 冲 压发动 机 的 应 用 即通，向 空间入 口用碳 氢 燃
料
高 速 动 机 和发高 超 声 速 空 射导 用 碳 氢 燃 料弹 发动 机 。 主 题
词 超 冲压燃发 动 高机超 声 导速 弹
前 言
１～２ ０ ５ 高范 速围 的内工 作 。 Ｗ ｅｅｂ ｒ 和Ｍａ ｋ于 １ｙ ｃ５ ９ ８年ａ 发表 超 了燃冲 压 发动机 的 基分 本 析，此分 研究 析Ｍａ 一４～ ７ 范围内
大
约 ４ 年０以 前各 ， 高 种速 弹用 的碳 导 燃氢料 规常 冲压 动 机发（ Ｒ ） 持于 续发展 中 。美 洛 国克 Ｃ Ｊ处
希
德 的Ｘ ７ 重可 使复 用试飞的器 论 了 证一
一３４ ～
超燃 冲压 动发 机和 规 常压发冲 动机 （ 氢燃用料 ） 的 采有 关
能性， 并 出指 在ａＭ 一７ 以 上０的 速 下 度燃 超 ．冲压发 动机 的 在潜 越优性。分 析 明确 中测预了 超燃
范
围 内 冲压 发动的 性 机 能。 际上国 对冲压 动发机进
行了很 好研的究 同，时 一直 对超高 声速 的常 规 冲
压动发 很机感兴 趣 。
冲 发 动压机研究 中 所 临 的某 面些 主 技要术 碍障，包 括 有没严 重 波损 激 失的料 喷燃射 与混合 燃、烧 气体 动学力 象 、现 面 却 冷 摩 擦损与 ，以失 及喷 管 性能 壁等。 此 外还讨论 对了扩散燃 室形状烧 的求要以避 免 由热 阻塞 而于起 等 面引 管道 中积加热的 局 性 限，同
时提 出了一 种 积分 法 方来 计 算这种 扩 散管 道的 壁面 压 。很力显 然超， 冲燃压发 动 机研究中必须 出提 的 类同 题 问 大约在 ０年前 ４已提 出经了。
０２纪世５ ０ 代 年后 期， 表很 了多 论文 ， 发 常
对 冲压规发 机 的发动 历 展进史 行了 估评，并 提出 了 提
飞高 速 行的各度 设 种 计方 法可。 ，是关于 将常 冲规
压发 机动性能 扩大到 存性在很 大 分的歧 。 同 时， 超燃 冲 压 动发 的机可 性 行 引起 了 对注意 。 早 在 ４１９ ６ 年， Ｒｙ就提 出了 助借于 波驻直接 ｏ 将 热量 入加 超声 流 速中的 可 能 性 。 １５ ９９
年 ，Ｎｉ— 一５ 以上 ０的速度 的可行 ．
５１ ９７约 年霍 普翰 金 大斯 学的 应 用物 理 实验 室的 ｖ ｒ Ａｙ和ｅ Ｄｕｇ ｒ 始 了 燃 超冲压 发动 及 其机潜 ｅ ｅ开
力的 分 析 研 与究试 验 研究 。 紧接着 ，于 ６１９ ０年
ｃ ｏ
等人 又 ｌ论 了证 超 声 氢 气 速 流中 稳定 爆 的 燃ｈｌ ｓ
波 ， 后Ｇｒｓ 和 Ｃｉｉ 也报 了类 导似的 究 ， 随 ｏ研 ｈｓｎｔ 此 ｚ
外，
在 这段时间 ， 向 于围 绕机 体外的气 流 中 热 加
以关 产 生升 力与 推力 ， 有 各还 种 样各 的研究 １。５ ８９
ｇＤｅ 发表 煤了油 料 燃 常 规冲 压 发 动 机和 燃超冲 ｕ ｇ
压ｒ 动发机 的 有 关 性 能 研的究 ，此 项 工 的 作 结 论与 Ｗｅ ｅ Ｍａ ｋ 和ｙ的类 似 ， ：即 在Ｍ 一ａ６ｂｒ ｃａ ～８的速
年９月在 马 德 里 行 举了第 届一 际航 空科国学 议会。 在这
会议 次上 ｅｒ， 简略地 概述了 Ｂ ｏ ｋｙ ｏｙ Ｆ ｒｉ ｒｏ ｌＰｎｌ—
度范
内围， 超燃冲 压发动 性 机 能某在 些方 面超 过 常规 冲压 动发 的机性 能 ，且在 较高 的速 度 下 占优将 势而。 章文 重着说 常明规 冲 发压 动 机管喷 不的平 衡 流对 动发 机 能有性不 的好影 响。 令人感 趣 的兴 ，是 文 章中也提 出 了爆燃波 超 声 速燃 烧室可 得 能到的 能性 于优超燃冲压 发 动 的可 能性 机虽然。， 们 他 确对 实
常规发 动机 和 超 燃冲 压 发 机 动的相 关 性 很能感 趣兴， 是 由 缺 少于验 的证超 燃 冲 压发 动 机部 性 件但
ｃｔ ｃｎ究 院 一的 些工 作进 展并， 证明 在Ｍａ 一 ｅ ｈ研ｉ ３ ０ ． ￥ ｊ超 速声 气流 中 现实 了稳定 燃 烧 ，有 强激 波 没 。
他 报导了这 重要 新 闻之后个， 作就 为 国美超燃 冲
压发动
技 机术 研究的 要 领 主导者 现 出 。在 １早 ５９ 年８，加 拿大 蒙 特 尔 利 麦 吉的尔 大 学
开 始 超了 冲燃发压动 研机究 工作 。 Ｓｔ ｅ ｂ ｎｗ ｉｎ ａｋ 报 ｈ 导 了一些早 期 有关超燃 冲压发 动机 进 气的道、燃 料
喷射与 燃烧 及排气 喷 管方 面 工的 ，作重 点 Ｍａ 是 一・
，能又少缺有关 高超 声 速常规 冲 压发动 机的试验数 航飞导弹 ２０ ０ ２年 第９ 期
３
２
・
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据
， 所未以能进 实 质行 的性 比 较。其 ，后高 发速动 机 作 的推工 集进 在中 燃超 压 冲 动发 上机 ，常 规 冲 压 发动机工 作则处 于停 滞 状直 到 态由于 体式 火整箭 冲压
发
动机展发 重新 引起 而了趣兴。 今 ，如注意力 当转移 以 Ｍａ到一 ５８的较～ 速高 度 工 的作 空导 射弹 时 在此，速度 围范内 煤 的燃油 料
规常 冲发压 动 和超燃 机冲发压 动机 的 相关性 能 再次
成为研 究 的重 点。
图 １ 美 国空 军 Ｉ Ｔ 概 念 ＶＦ
本
文是简 只要地 论 述最 熟成 超燃 的 冲压 发机动 硬 件，特 别可 是能要进 行飞行 试 验 那 的些 工作 而。 且 ，讨 只 论超燃冲压 发 动 机燃 烧技 术 作工， 这方 面 仍是然超 燃 冲 压动发 的关键 研机制难题 。由篇 于 幅有
限 不允许 对根 据ＮＡ Ｓ提 出火 箭 基 的 合混循 环 Ａ
计 划
、航 喷 气发空 动 机公 司 和克 洛 达因 司 所公研 制 各 种 的超燃冲压 发动机 部件进 行 何讨任论 。 １
国美的 超燃 冲 压 发 动机 术 技
氢 燃料超燃 冲压 发 机 动高速的 性 能 ，别 获是 特 得近 道轨速 度明的显 潜力， 加 了究研 人 员 对 高 超 增 声速巡 航 务任 兴趣的 ，尤是 对 其 精而致 以难摸捉 的 单级入 轨 Ｓ （ ＴＯ） Ｓ天飞 机 概 念 的兴趣。 然 当在 ，
图空 ２ 速 固低 定几 何尺 寸 燃 超冲压发 动 机
的分析结 论 ，是理 上论 讲在 飞低行 Ｍａ 下这， 种 从性 能加增 很 ， 是使大 料 喷燃 射 程 过合适 产生 所 需 但 压 缩热区域 实际上是 困 难 。２ ０的世 纪 ０６ 代年 用 通应用
物理实 验室执 行 的 项 发 动两计机 划是 令人感 兴 趣 ， 中的 第项 是一 飞行 验 试发 动机 念 ， 概据美 根
其
２ 世 纪 ０６０年代 初期 ，有 关空 间研究 的 投 不 断资 地增对 加 ，航空 研 资金究突 然 减少，这 是 氢燃把 料 而 超 燃压发冲 机动作工 中在 单级 入集 概念 轨 上的要主
因原 。特 别是 美国空 军 出的超提燃冲 压 动机发 作工 直 接支 了持 天空机飞 概念 。
国空
军 资 投的超 燃冲压 发机增动量 飞行 试验 飞器行
（Ｆ Ｉ Ｖ） Ｔ划而 行进 研的 制 １，６ 年 始 ，开Ｆ 计 于 ５９ ＩＴ
在 Ｖ期早的这些 年 里 代，美 国氢 燃 超燃 冲料发
动压 研机 制 领的 先 人 物 毫 无 问是疑Ｆ ｉｒ ｒ。ｅ他 是布 罗
念 如 图概 示１。 请意 ４个注 氢 料超燃 冲燃 压 动 发
机所 块模 位于飞行 器 中， 周 围 。飞 试行 计验划 备准 ｔ ２体
克 里工
业 院 空气 学力 实动验室 （Ｉ Ａ Ｌ和通 应用 用 Ｐ Ｂ 科 学）实验 室 Ｇ（ＡＳ ）Ｌ 技的 术指 导 与 领 ，导超 为燃冲 压 发 机动 发展 打 下 了 牢固 的技 术基 础。他 早 在期
Ｐ ＢＩ ＬＡ Ｇ和Ｓ ＡＬ工的作 指 向声超速 散扩 烧燃 统 系
。
助用 器 将 推行 器飞进 到 １ 推６． ｍ高的 空，并 使 ０７８
速度 达８ 到１ ４ ．／ｍ， 后 论证 飞 行器至 可少加速 ５９ ｓ 然 ６
到
１ ８ ８ ８ｓ度 。 在研 超制燃 冲 压发 动 机 模块 ２ ． ／ 速ｍ的 地面 试 验计划 中由，遇 到于 很了多 进 气 与道 燃烧
的室 相 互影响 的问题，因而影 响 了 作工进度 整。 个 行飞 试计验 是划一 项 计划 周 密 、 趋成 功 向的 作 ，工 鉴于 接 连不 断 的技术 难 题 ，该 计 划 于１６ ９ ７ 年 取被
他 阐明了 氢 一 气系 统的化 学过 和 程现象 分 析，了 空 关键 紊 的流 合混 问题并 确 定了 使 释放 与热燃 形 状 烧相 匹配 以 产 生免 强波激 关的键 问 题。由确于 立了这 些基 础 ， ｅ 对 固定ｒ 何 尺 几 寸超燃 冲 压 发 动 机性 Ｆ ｒ 能ｉ 最 大的问 题进 了行研究 ， 其 研制 了在 宽 广的速 尤 度
范围具 有 良 性 好 的能 动 发 。Ｆ机ｒ ｉ为 ， 设假 ｅ ｒ 认
消，可是 ，同年 试 射却 了无动力 的飞试器 。 遗憾的 是 基 ，三 于维热压缩 方法 模的块式 超燃
冲 发压 机动设计 的可 行 在性 飞试行 验中 有 得到 验没
使用 三
维 发 机动 设 并计与 烧 产燃生的激 波 缩 压效应 结相 合， 么样 的 高性 这 要 求能 够 能满 足，这 激 那种
波 压缩效应 称为 压热缩 。可是 Ｂ ｌ ｇ 作的一 独种 立ｉ ｌｉ飞航 弹导 ２ ００ ２第年 期９
证
Ｉ ＴＶ 计划。 在 燃 冲超压发 机模动 块 地面试 验 Ｆ
划计 现实前 就 被 消 。
・取 ３３’
维
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一另 有个趣 的发 动 概 机 念由用 应通 科学 用实验
室 根美据 空军 的倡议 国于 １６ — １６９ ４ ９８ 进年研行 制，
（ Ｅ
）ＨＲ 计划 ， 于１６ ４年９启 动 ，目 的是 在要 ｘ Ａ１一一 ５ 研究 飞机２上 对个整 飞行 重 量 燃 超冲压 发 动机 行 进 飞 行试验 。 ｘ １ 当 划 于 １ 计 一５６ ８９ 被年 终止时 ，飞 行 试 验发 动 机的机 会 次 失 去再 。了 在 次取 消这 之 后， 研究 重点 被转 移到 两 种 尺 寸 全Ｒ Ｈ模Ｅ 型 的地面 试 验上 ，一结 构模 型种称 为 构结装 置模型 （ ＡＭ） Ｓ ， 在
发 动该机称 低 为速 固 定几 何尺寸 超 冲燃 发 压 机动 ，
见图 ２ 。这种 动机发的 计设 Ｍ一３ ａ １，可 无 几变 ～ ２
尺何寸 是具 有， 飞行 速随度而 变 化的 空气 动 压力 但 缩 。比这种 固定 何 几 尺
寸 动发 利 机 了 用Ｆ ｒ ｅｒｉ 的进
气道 一 燃 烧室设计一 体 化 三 维空 气动力 学 、 当的 适 料 燃喷射和 压缩 热应效 的 法 方此。 项 划 中试 验计了 各 种进气 道 与发 机动模块 图，２ 示 发 所动 模 机 在块 Ｍａ 一 ７ ．４时进 行了试 验。值得 一 的提 是当前俄 罗 斯 ／ 国关 宽广 于超 燃冲 压发 动机 计 划 的目 标 是 也法在 Ｍａ 一 １ ３～ ２ 的度速范 围 ，内 是 ，但 这种发 动 利 用机机 上械 变 几何可形状 。 除通 应用 科 学 实验用 设 室计的 发动机 之 外美
，ＮＳＡ兰利 研 究心 ２ ４ 中 高 ｍ温洞风中 Ｍａ一 ７以 Ａ ４ ．
的 态进 行 了状验 试；一另 模 种型用于 论证 发 机 性 动能 ， 为空气热 力学 一 化 模体 型（ Ｍ ） 在ＡＮ Ｓ Ａ称Ｉ Ａ
， 翰 约 ・ 宁研 究 Ｈ心 、中 易斯 区域 高超声刘速 试验 格
备上 ，以 设ａ Ｍ一 ５，７速的 进行度了地 试 面 验。，６ 这些发 动 由机 空 研 航究制 公造司 计设制 造 ＨＲ 。 Ｅ
如图 ３示 ， 试 所验结 果 人 令 难忘。对 Ｓ其 Ａ Ｍ发动 机 的 轻型氢 冷 结 却 构进行 研了 制， 该 发动机 在 ７— １７ ９１１ ９ ２ 年间进 行了试 。验关于 冷 却系统 设计
与加工 ，吸 取许了 多 教训 而 ，； Ｍ为 冷水 锅炉 然 ＡＩ 板 发式机动 １ ７。 ９ ２ 年９在 ＡＳ Ｎ翰约 ・ Ｈ宁 月 Ａ格 究研中心 始 Ａ开Ｉ 发 机试 验动 ，９３ １ Ｍ１ ７ 年Ｏ月 行进
国
军空还资 助 究研 它其的超 燃冲压 发机动 并成功 地
进 了行验 ， 试括 美 飞机国研究 实验 的可 变几室 何 包 尺 寸 动发 机、通用 电气公 司部件一 体 化 模 型及马 特跨 公 双司模 发态动 机 。 除 了美 国 空军 倡 的 超议燃 冲压发 动 之机外 ， Ｎ Ｓ Ａ美和 海国军 很向重 要 的发 动 机 计划给 予 了 Ａ
次 首料燃燃烧 试验。大 约共 进 了 行５ 次试２验 （ 总
运的转时 间约 为 ２ ） 之ｈ后， 项该 计划 于 ７ １ ９年４４月 结束 建立 了 Ｍ。一ａ ７的５广 泛的 进 气 和道 燃烧 室
～ 资投 ＮＡＳ 。主的要 工 作 是高 声 速 研 究 超 发 动机 Ａ
性 能数据 库 。 应 指 出 的该是二 维烧燃室 制造 并被进 行 试 了验 （ 北 美 ，韦 克尔） 有助于倾 斜的 ＨＲ 在 洛 Ｅ ， 燃室 烧研的制 关于。扩散 管道对燃 室烧性 潜能在
不的 利 影响 这种，ＨＲ Ｅ 燃 烧室装 置比 较 地早进 行 了
深入 的 解了，而 且关 于 学 动力化学 和混 合对这种
性损失 能的
相 关响影 给 予了 多许模拟考 。 虑
Ａ 计划Ｉ是 一件 令 人 佩服的 成 ，就因为 论 证Ｍ
图 ３ Ｓ ＳＮ超 高声速 研 究发 动机 Ａ
了１ ：高 ）推内力 性 能；２）从 超 声 速到亚声 速 燃 烧
模 的平 稳式过 渡 ；３ ） 燃 料 各 喷射级 之间 的 强烈 干
扰
；）燃 烧 室设 计 方 、燃 法料 动 点自火 和火 炬 点 火４。 之 ，Ａ Ｍ总 性能 接 近７ 的 想 理性 能 并论 证 ＩＯ ９／
６ Ｍａ了一５ ～７ 速范度围 双模内 发 态动 机的可行性 。 ＲＨＥ 轴称对 结 是构受欢 迎的 法 国 的。Ｅ ＯＰ Ｓ Ｅ
发动 机是 氢 燃料 双模 态 轴对 发称 动机 ，也 于 ７ 年Ｏ 代初 进行
了 试验 ， 斯罗的 种 发几 动 机 利用 都了这 俄 结 种构 。
与
轴对 称Ｈ Ｅ发Ｒ动 机相 反 Ｎ，ＳＡ 着 还 重 研 Ａ 了究形 机矩身 一体 化 念概 ，如 图４ 所 示 应。注 意除 垂 直前 身压机缩外 ，气道 侧壁 提供 了一另种水 平
图 进 Ｎ４ＡＳ 身 机 一 化体发 动 结 构机
・Ａ４ ・ ３
压
缩。气 流 中 支 杆是这 种念概 关的 键特点 为分 ，布
航 导飞 弹２ ０ ２年第 ０９
期维普
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.的燃 料
喷射器 提 供支 柱。 ｅＨ ｒｎｙ Ａ和 ｎｓ ｅｎ 经 ｄ ｒｏ曾 对身 机一化 概体念早期 工的作 做 过 好 很的述 描这
种发 动。机结构 历 经几了 技 代术 发 ，目的展是改 进
定固几 尺 寸何 气道进及 后支 杆掠 喷器射， 证 整 个 缩论 尺 动机 性 能 。发
不久 以后 美 空 国 军和 ＮＡＳ 研制 出 了高 超 声 Ａ 速研 飞究机 ， ２ Ｏ对 纪世７ Ｏ 代年初 期出 的现 超声
高技速术进 行 了 行 验 证飞。 ７１９ ５年 １２月 ， 立了联
成合
导委指 员会 ，在 旨进行 高超 声速技 术 基 扩 展研础
， 究导而致Ｍ ａ８左一右 飞 行速度 的有 人 驶驾高 从
图５ Ｓ ＲＣＭＡ发 动 机 构结
速飞行器 的 研究。 种这 行 飞验试 台 称为美国 国家
超声高 飞行速 研究 备设， 对许 多备 用的高超 声 技 速可
氢燃
超 燃 料压发冲 动机的研 究 。
如 正已经知 道的 ， 美国 军空议倡的氢燃 料 超燃 冲 压发动 机工 作没 有进行 有动 力的飞行 验 ，试样 这 的工 作直 到美 国 国空家天 飞 机 （ＮＳ ）Ａ 开划 始 Ｐ为
术计进行 飞行验 证 ，特别 是发 动 机 与机 身 一的 化 。体
如 果 进 要这行项 工作， 么 该应提 重供 大 的高超 声 那 速研
究 备 。设可 是这项 工作 没有 现 实关 于。 项工
这作 ，
兰利研 中心也究 过做进一 步 改 进 。的俄 罗斯 和 日本 对 身一机 化体结 构 也 进行了广 泛研的究 。般 一地 讲， 有气 流 关中支杆一 料一 射 技器 一术直 是许 燃 喷 多究研 的 标 目总。之 ， 类 这模 式块超 燃压冲发 动 机
构 结经 作为 已些近年 来 优先 用 的选概念 出 现。 美 国海军 提出了一 种 然不迥 的超同 冲压燃 动
发
止 本基上 被忽 。略幸好 ，关 于 吸热 一燃氢料 超 燃
冲碳压 发动机 的 某 些有 的工限 的确 作继在续 进行，直
要 求资到 金能只 中集到整 体火 式箭 压发 冲动机 上 为
止 。
一
８ — １８ １ ９ ９ ６年４ 根， 美据 国 国 防高 研级究 计 局划 Ｄ（Ｒ Ａ） Ａ 导单的 级 入轨（ Ｓ 倡 Ｓ ＰＴＯ） 而究提 出 研 美的国国 家空 天机飞（ ＡＳ Ｎ ）划 给美国 超 燃压冲 Ｐ 发计 动发 机展 入注 新了的推 动 力。ＮＳＡ Ｐ划 计是 家国 级 机构多多 学项科 ，目目的研是制 Ｘ３ ０－试验 性Ｓ － Ｓ Ｔ 飞 器 。行ＮＳ ＯＡＰ计 划的 最关 键的 技术 研 是制 能 在 约大Ｍ ａ４一 ５ 广宽的 度 速范围 内工作 的 燃氢 ～ １
机计
划， 在１６ —１ ９７２ ９ 年８ 期 由间约 翰霍普 金 斯大 应 用物 学理 实验 室（ ＵＨ／ 执Ｌ行。 此 项 划计称 Ｊ Ａ Ｐ
为）超燃 冲压 动 发机 导弹（ Ｃ ＳＲＭＡ） 划旨在 ，研 制 计 使用 贮 存反 可应燃料 例如 硼（ 烷烷 和醇铝） 小的型 舰射导 弹。 ＲＡＳ 武 器 Ｍ 统 的系最后 结 如 构图５所 Ｃ
示
其， 模块式 布斯 曼进气 道引人注 目关 于这。 种 动发机 结构 约， 翰霍普金 斯大学 应用物 理 实 验 室进 行了广
泛 的试 验用。 种 各射 方 喷 法、燃 室结 烧构 反 和
超料 燃压 冲动发 。首先 机要投 主资的发 动 承机商包
是 惠普公司 通和 用 电气公 司 ， ，又来 成 变 普公 惠后 司 和 洛达克因公 司 。
应
燃 料，： ｉＨａ ３ Ｄ碳和氢 硼一烷 混合 物进 行 如 Ｃ ｌ － －
了几五 百次 试验 该。 试验计 的划是 超燃确 冲压发动 机 技 ，特术别 研 制是燃 烧 室一 气道隔 段 以热 止防反 向进流扰干 的本根 泉 （ 如 源， Ｂ ｌｇ等人见 做 的基 参 例ｉｉ 本ｌ 作 ） Ｃ工 。 ＲＳＭＡ 工 作 创也立 基 于了Ｃ ｏ ｏ动 力 ｒｃ
为了管 Ｎ理ＡＳ Ｐ计 划 １ ，８９ ６ 成年 立联 了合计
划公办 （室Ｐ ，办 室设公 置在怀 特 Ｊ Ｏ一 该 ）特森 帕 空
基 军 地联。 计合划办 公 室 除 指导约 定的 作 项 目外 工 ， 还
管理 技 术 成 熟计 划 ＴＭ（Ｐ， 该 划 的制计 定是 为 ） 了使
研 一制种源于 始 计划 原可的行发 动 机 需要 所 的 要成主熟 技术 。 种 这扩大 的技 术 基础 的 研制主 由要
定
关 系律 式的典型模 方 拟 。成 功地应法 用于模拟 超 燃 冲压 动发 机 燃 烧过 程包 ，括 壁 面 切剪 和 热 传递， 并 用 应超于燃 冲 发 动 机特别 是压 双 态发 动机 的模 最佳
化。 憾 遗是 的反应 燃 料后 最未被 户接 用受 约，翰
ＡＳ 兰Ｎ利 研 中 究心 及 其 它ＮＡ Ｓ 究研中 心 、 Ａ Ａ
Ｊ Ｈ ／ ＬＵ美 、空国军 怀 特实 室验 和海军 空航发 展 ＰＡ 心 中来 完 成
。霍
普金斯 大 学 应用物理 实验室 转 研 制 而够有能效 地 利用重型 碳氢燃 料的 双燃 烧 室 压冲发 动 机 （ ） ＲＤ Ｃ。值 得
注意 的 是 该实 验室 在也进 行由 ＡＮＳ 发 起的 Ａ 飞 航导弹 ０２０ 年第 ２９ 期
１９９ ０年 在 ＮＡ ＰＳ 合联计 划 办 公 室 倡 的 议 ，下 由 ２个 发 机动承 包商 、５ 个 机 身承包 商 和 参与 该计
划 的
个联６合 验 实室组 成了 ＡＳＮ 联 合Ｐ小 。组 ・
３ ５・
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再 者 ，政 府m工 作 组（ＧＷ Ｐ计 划 替代 Ｔ ＭＰ 计
）
种一新 的设 备根，据其 进改型 号 ，种 ＧＳＡ 这设备
划Ｌ ，国家 承 包小商 一起组 进行ＮＡＳ 和 技Ｐ术研 制 和初步
设计工 作 。 可以 预料 ，１ ９９ ３决 定年制造 ｘ ３ 一Ｏ
被
称 为Ｈ ＰＹ Ｓ Ｌ ＵＥ设 备超。 燃冲 压发 动机 试 验 设备 发展的与 利用 高是 声 速推超进 业 不可 缺企少的 一 部 ，分 本 无文法对 其 开论 述展。 但
验试飞 机 ，可是 那 以时降低成本 和技 术 风 险 性 为目 的 分来 该 析 项计划 。 根 据 为 称ＨＦ Ｙ ＥＩ 的 计划 Ｌ Ｔ
出 提一了系 的高超声列速 飞行试 验，但 是 这项 计 划 又 被认 为 昂太 ，贵 提 而出 另了 一个 Ｈ ｙＴＳ Ｐ计 划以
ＮＡ Ｓ倡 导 的研 究机 体 一 体化双 模态超 燃 冲 Ａ
压 发 机动 推 的动 飞 行Ｘ 器 所 有 性能 的 工 现 作 在正 在 进 行 中 。该 计被称划为 Ｈ ｙ—ｅ ｐ Ｘｒ第。一个 飞 行器 称 为 ４ ＡＸ是一 ，小种 高超型声 速 飞 机， 的 长它约 一 ３为 ３６ ｍ， 展１ ５ｍ 图 ，所示 ６该。飞 行 器带 ． 翼６ ２．如
便 提供
高飞行速 度 下 超的燃 压发冲动机 数据。 很 遗
憾 由于这 ，项 计划 的资 金 没 有 位 ，到 ９１ ５年 １月９ ＡＮＳＰ 划计 被终止 如 果 。ｙ Ｈ
Ｔ Ｓ 计Ｐ 划按 原 计划进
助
推 器 ，级 由 ５ Ｂ 一２将机飞 中空射发 发射 ，案 方类
似 于Ｘ 飞７行 器系列。Ｘ ４ Ａ计 划三 次 飞试行验 ， 一－３
第一
行 ，
在么１ ９— １ ９那９ ７ ９财 年９ 可能 有会 几 飞次行 试
验。
个行飞器的 目标 是 于 ２ ０ １年０中 对期 超燃冲 发压
Ｓ ＡＮ结 Ｐ是构ＮＡＳ 兰 利研 究 中 心正 研在究 Ａ
动机作Ｍ 一ａ ７ ，证论 烧 燃室燃烧 间大 约时为５＋ 。－ ｓ 剩－ 余 个 飞 两 器行 将 Ｍ在 一７ａ 和Ｍ ａ１一 ０下 飞 行。 Ｍ 一 ａ飞 行７试 验 飞用 行器已 经 在兰 利 研究 中 心
的矩形
机 身 体 化一超 燃 冲 发压动 机 类 型原的始 基
础 幸好对 这类 发。动机 的广 泛的件技 术 部基进 础行 了 研 究，并对 几 模 种块 发动 机进行 了 试 验，即：三
２４ ｍ温 风洞高上 以 拟 飞行 条 件模进行 了 试验 。关 ．
４吸于 式 气进推 研究的 来未，ＮＡ 已经提Ｓ 出今了 后 Ａ大约 １ 年 ５设的 ，想 述了 一 列 系的 飞行 试 验， 括 概 包
支杆结
构参 数 发 动 机，允 许 很 便方地 变化几 何
尺 寸喷射、 位器 和置 式 支阶 设杆计 。在Ｍａ 一４ ７～ 范围内进 行 了大量 的试 验， 外 另，计 设一了 种新 二的 维反 向 掠后进气 道， 心中支 杆前缘 相 反 的方 在向 其从两侧 壁 后掠 种，结构提 供了收 缩 比质 量捕 获 和
这
尺 寸可 大复 使用重 ａ 一０Ｍ ～７行 器 飞 。 继 ＮＡ Ｐ计Ｓ划 ，国 空军决 将定 近 其期高 超声 美 速研 究集中在 Ｍａ 一 ４ ～８范围 内 导弹 用碳 燃氢料
超 冲压 燃动 机发上 。这 项 工新 作称 为 Ｈｙ ｅ Ｔ ｃｈ，当 前 发机 动键 关术 计技 划称 为空 军碳 超氢 冲压 发燃动
之
间的改 进 折的 衷案 方。
ＮＡ ＳＰ计 划 期时 在，Ｎ ＳＡ兰 利 研 究 中心 进 Ａ
行
了量 大政的府 和承包 商试 验 发动 试机 ，包 括验
基本 动发 机、 Ｕ／ＨＬ Ｂ发１ 动 ，机几 个 克洛达 因 Ｊ ＡＰ 一 发动 机 普和 惠发 机 动。最 ，后在 １ ９ ／９ ４ 年对 两 ９ ３９１台 确定 的 Ｎ ＳＡ Ｐ组小发动 机， 称为 Ｅ２ 模 进型 行 ２Ａ
机技 术
计划 。该 动机 由发 普惠 司公负责 研究 一， 是
二种维双 模态发 动 机，使 用混 合压 进缩气 道 ，内流 通
道利 用 料冷 燃 却。发 该机动与 高 声超 导速弹采用
一
体化
设 计虽 然这 项工 作首。先 定位 在导 弹 ， 上 但是
ｙＨ ｅｈ计 划 中 的 技术将 会应 在用 多许方面
，例 Ｔｃ 如高速 跨高 气 层大 飞器 行计 划。
了研
与 制试 验第。一 个模 型 是 缩 尺参 数发 动 机 ， Ｓ ＸＰＥ， 在 拟 Ｍａ模＝５ ～ ８时 三 种以 布 进局 行 了 试
验， 大约 有 １次２ 另。一 种发 动机 模型 是Ｅ ２的 ４２ 改Ａ型 ，叫做 概 念 论 证 动发机 在，模 Ｍａ拟 一６３和 ． Ｍａ ７ 一０下 ０ ． ６ ％的飞 （ 动行 压）行 了试验 进 。 在 ＮＳ Ａ计 划Ｐ 时期 及之后 ，Ｎ ＡＳ 兰利 研 究 Ａ
心一 直把中重 点 在放氢 料燃超 燃 压 冲发动 机上 ， 这
些 发机 动在近轨道 速 度下 具 高性 能 有潜的在 的 技术
特性 。 这些 高速 动发机 高对焓 验试设 备的 要求 致 导ＮＡＳ 提出 脉的 冲 备设 及其 有关测 试 装 置 发的 展 。 Ａ
昆兰 大 的 Ｐ 学ｕｌ Ｓａ ｅ 及 其 同 事 在 ＡＳＮ 的 ａ ｌ 和ｔ ｒｌ ｋ Ａ资助 下，用 反利 射激 波洞风 生产模 拟 Ｍａ １一６条件 的气 流是 所众 知周 的。 ８１ ９年 ９ＡＳＮ 通还 过将早 Ａ 先 的 ＮＡＳ 兰利扩 散 道管安 置 ＧＡ在 Ａ ＬＳ上建 了 立
・
图
６ＮＡ Ｈ ｅ－ｙ 研 究 行 飞 Ａ器 Ｓ ｒ ｐ
Ｘ６ ３‘
飞航 导弹
２ ０ ０年２ 第 ９期
普维讯资 http/:/wwwc.vipqcom
. ２ 俄罗 超 斯 冲燃压 发 动 机 技 术
行
试验 验， 了亚证 声 和速 声超速 燃烧 两种 模 态。飞
许
多年 来 ， 联 一苏直 在进 重要 的超行燃 压 前
冲发动机研 究 与发 计 展 划过。去， 这在方 面 得获 资的
试行 验概 念 利用 称 为 冷 的 高 超声 速飞 行 验实室
（ Ｌ 。 发 动及机其 保 障设 施 安 装在 改 进 的 Ｓ 一 ＨＦ ）Ａ５ 飞行器 上，整个飞 行期 间仍然 与 高超 声 飞速 实行验 室 连 接 １ 。９ ２９年 １月 １ 在 法国航 空 航 天 究研 院（ ＮＥＯＡ ） 持支 进下行 第了二 次 类 似 飞的行 试 Ｒ 的验 ， 动 机 Ｍａ在 一 ３ ５５３ 发 ～ ． ５的． 围范 工 作内， 再次论 了亚证 速声和 声超速燃烧 两 种模态 第。三次 飞 试行也验 是在 法国 的支 持 ，下 于 １９ ９５ 年３ 进月行 ， 但 由于是超 高速 飞行声 实 室 系 验有统 题 ，发 问动机 没 有
工 作。
料 有 限 很，但到 了 ２ Ｏ世 纪 Ｏ年９ ，代由于前苏 联 科学 家参 加 际国会 议加 ，他们 真增 实的基 工础作 中的 许多细 便得 节以世为 人所 知其。超燃冲压 发 机 研动 究计
划 由 多单位家 共同进 行包，括 中 航 空发央动 机 研 究院（ ＫＨＡ ） 中 央 空 气 动 学 力 究 研院
Ｍ、 Ｕ（ＦＡ、 论与 用应 学力 研 究院（， ＭＡ） 莫 斯 Ｈ ）理ＩＴ Ｉ 、 科航 空 学 （ 院 Ａ， 和 个几设 局 。 Ｍ计Ｉ Ｉ）
俄
罗斯关 于超 冲压燃发动 机早 工期 作的一些 报 道 在正 表发。据报 道，他 们 超声对速 烧 燃的兴趣 于 ２ ０世纪５ ０ 代 开 年 始， １５９ 年７ 月 ４Ｓｃ ｉｋｅ 申ｖ ｈｔｈ ｏ ｎ请 了超 声速 燃烧冲压 发 动机 专利 。Ｔｔｒ ｏａｅｇ ｋ ｖ还 提
到 ｒ Ｓｉｍｓ 于ｙ１ ６ ｕ ｔｎ ｋ９ 年６在西 伯利 亚开 始小型试 验 模 型
研 究 。
在
与 冷行 器有 关飞的 一另个 国际 风的险 性作合
，中ＮＡ Ｓ 和 ＫＡＨ欲 扩 大飞 行试 验范 来论围 证Ａ
Ｍ
ａＭ６的一超全声 速 燃 烧 态 。模两家 公 共司 同分
析了发 动 气 流路径机性 能 并评 Ｍ定ａ一 ６５发 动 机 的 ．
热
载荷 们， 别特关 心发 机动罩 前缘 环境，对发 动 他
机 进道气和 隔 热 ／ 段 室需烧要 一作 些改 进 １。 ９ 燃 ９ 年 ２８月 ２１成日功 进行地了 飞行 验 试 获 得 并ａＭ ＝３ ６５４ 速度 范 围 内的 发动 机 数 据 。 来 的后飞 行 ．～ ．
俄从 斯罗 早期研究 人 员 报的 可道以 明 显 看出 ， 关 于超 燃冲 压 动机 发， 理 合 长度 效 有烧 的燃 可行 在 性 、 阻热 限塞 和进制气 道与燃 室 烧 干方 面 ，他扰们
美和 工 国作人 员 的 关注点 是 样一的 。Ｓ ｃｉｋ ｖ ｈｅｈ ｔ ｏ ｎ 于 １７ ９ ３ 年发表 的 一篇 关 于 超 声速和 伪冲激 波的 基 本 文论说 明了 种 研这究 的期早成 就 。 来后 ，另 一 些发表 论的文 表 明 ， 罗斯研究 人 员遇到 的有 燃关 烧 俄现 象似类于 美国试 验 中所经历 。例 如的： 散 管 道
扩据数 析 初 步分 得结出 ：发论 机动为 双 态模 燃超 压冲 发 动机 ，且而 以声亚 燃 烧速 态模 作 工值得。 注意 的 这些是 验试发 机 动 均用氢进行 主 动 冷却 。当 ，前 他 们正 探用 吸究 热料 冷却燃超燃 冲 发动压机 模燃型 烧
室 。
中
燃烧效率 降 低及 以伪 冲激 的波复 结杂构 对。于 后 者 ， 了重 要立的 俄斯罗数 据库 。 总的来说 俄，罗 建斯提 出 ，于 超燃冲 压 发动机 双 模和 发态动 机 ，用 对
各种 燃料 、点 火系 统和火 焰稳 定装置 在 ，维二 和三
— —
俄罗斯 文的献 中 对第二代 超高 速声 行飞试 车台
Ａ也Ｉ在 不 地 断 进行讨 论Ｉ。 Ａ 是 一种 有ＧＬ Ｌ
Ｇ翼 翔滑 行 飞器， 安 装在大 型 推 助 火器 箭 （－８ ＲＳ的 １） 顶
部 ，并加 速 到 ａ一 １ ６的轨Ｍ道 速度 。离 分后行 飞器 滑下到 超燃 冲压 动 发起 动机的 较速 度低， 发 机动 装 置 可再 为冷生却 三模 块的矩 形 燃料 氢超燃 冲压发
动 机。 由进 道 气和燃 室组烧 成缩的模尺 块进 了两
维 行道管中 出 了混合现 和 烧燃 程 过再。 ，和 者 美国 研究
人 一 样 为员了 研 究 进气 道和 烧 室燃的 所 有 现象， 对 念概发动 机 行进 了 许研 多 。究 俄在罗斯 ＫＨＡ Ｉ Ｎ的 文 献广 中 地泛 引用 了两 种 双模态 超燃 冲压 发 动 机 ，二 即发维 机 模动型 和轴 对 称 动 发机 采， 氢用燃 料 或者煤 油燃 料。该 究 院研 设 对 Ｍ计一ａ６ 的三 激 进气波 道 的定固 几 尺 寸二何维 模 型行进 了泛 广的试 验采用 ，氢和煤油 的轴对 发 动机称也 行 进了泛 的广
组
试 ，验其试 条 验件分 别为Ｍａ 一 ２～ 和 Ｍａ 一６６
～
７
２ 。这 ．模种块 的 试验 将扩大 到较 高 马 赫数 并
会包括
采用 氢和／ 碳 氢 燃或料 的烧燃 室 工作 假 。如整
计个划 成 ， 么功 将供提有关 较 高速 下超度 冲燃压 发动 那性机能 的 许有价 多值 的据 数。
法３ 的 国超燃 冲 压 动发 机 技术
试 验，些 发动 机 有趣的 共同 特 是点都 使用了 多气 这 穴火 焰 稳定 器。轴 对 称 模 型使 人 想 起回 ＡＮｓ Ａ ＨＲ Ｅ和法 国 ＥＯＥ方 案 ， 在 燃烧 是 室流路 的内 ＳＰ 但细节 却 完全 同不。
轴 对称 燃 料氢发 动 机于 １ ９ ９ １年 成功 进行 了 飞 航飞 弹导 ２ ００ 年２第 ９ 法期国 关 于 声 超 燃烧 的研 究 工速 始作 ２于０世 纪 ０６年代 。 ６ ９ ４１年Ｍ ｔｅｅ Ｖｉ和 ｕｓ ａ ｄｒ 报过道 一 系列
有值价 试的验 在 这 。 些究 中研， 研 究 了 Ｍａ ２ ５进 ．一
・
３７・
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m口件 下等条 面 积管道中 煤油的燃 烧 ， 表 明是 可行 并
的遇 到 了。面 等积 热加 局的限性 ， 通 除常的壁 压分
率
、压损 总 和失不 稳 流现定象 等 方存 在面的 典 型 的
发 动
机 问题 ，这些 Ｃ模Ｄ 一 型一 供 了提 结构方 法 。 Ｆ
此 研究 特 别有 趣方 面的 确是定 燃烧 室 预燃 波 产生
布 之外 ， 滞 止 力压 损失进行 了有 价值 地 测 量也 获对
得 有了关煤 油 ／气 流 火点 有的用 数 据 最 。 ，后在 法空 的国计 划中 对 ， 煤 和 氢油 燃 的烧 情 进况行 了 研
点
很。清 楚，种 水平 的 Ｃ 模Ｄ ， 拟不 同括紊的 各Ｆ 包 和流动力 模 型提供学 了 探
究超 冲压发燃 机动设计 最
佳 化的重要方法 。 总来说 ，的把同时 光的 流 动学显
，究 了各 验种各 样的 射方喷 ，案壁 象 、面 杆支 和
槽结试 构 还。 这 些将作工扩 大到 扩 散管 几道何 形状。 早期 的工 １ ６ ９作６ 年 定制了 ＥＯＰ 这 一重要 Ｓ Ｅ的计 ， 划计划 旨在 论 证 Ｍａｇ 由 和ｅＨ ｕ ｔ 提该 ｒ ｔｕｅ 所
示加 到 有 现 ＣＤ 拟模 和理 测物量 法方 中可能 是 十Ｆ分 合理的 。Ｃ ＡＨＭＯＩＳ 试验 中最 大 的收 获是 研
制了氢冷 却尖峰 前缘 （ 径小 于 ２半 ｍｍ） 轻的 碳型 支 ／碳 杆 ，它可 承能受Ｍ ａ一 １的２ 高速环境 。
出
的模双态超 燃冲压 发 机概念 动。始 设开想 Ｍａ 一 ７ ０ 行飞 验试 计划 ， 由是 于资 财 有 ，限Ｓ 计 Ｅ． 但 Ｅ ＰＯ
再划 成 为次地面试 验计划 。 Ｅ Ｏ ＰＳ 是Ｅ带 环 形 烧 室燃 的 轴对 称 发 动 机 ， 类 于 Ｎ似Ａ ＳＥ 。也 和 ＲＨＥ一 样， Ｅ Ｏ计 Ｅ 划 ＡＲ Ｈ ＳＰ 基 由 本 超 的 燃冲 压 发动 机 技 术 持支 。 导 过 报
另
，法外国 又计设 并 试 验了氢 却冷因 镍 康金
合７８支杆 该 ，支杆 设 计 能经成 受相 于 对行飞 ａＭ 一 ｌ
７ 的５前缘 侧和 壁热 负 。荷． 法 和国 俄罗斯 间之的一项 国跨合作计 是划宇 航 司公和 莫斯 航 科空学 院 之研究 Ｍａ 间３一 １～ 宽２ 范围冲压
动 机 （ Ｒ 发 机 样的 项目如 。 前所述 ，早 Ｗ ）Ｒ
ＥＯ Ｅ的两 组 试验，第 组一 试验 （９ ０年） 实需 Ｐ １７Ｓ 证 改要进 燃料喷 射 和混合 。修 改 后又于 １７ ９ ２ 年进行
了第 二组 验 试，试 验表明 发机 动 能性取得 了 很 大 改 进 。很 可惜 ， 和 美国的 经 历一 样 ，超燃 冲于压发 关
在２ 世０ 纪６ ０代 年初期 ， 美 国Ｆｒ ｉ用 定 几何固 ｒ ｅ 尺 利寸 管道中空气 热 力学 流 效 应 动究 Ｍ研ａ一３ １ ～２ 发动机， 是 Ｆｒ ｉ这 ｅ 曾ｒ经求追 过 的目标 ｗＲ Ｒ方案 。有
利于用 由 可移 板 动组 成的、由 算 计 机控制 动 驱
动
机 进的一 步研究 全 完终 止， 支 整 持 式体 火 箭 冲
压发而动 的 机研 制。 还 和是美 国 一样 ， １ ８ ９０年 后期 超燃 冲 发压动 机的 工作 开 始复 ，而兴且 １ 在９ ９年２ 提 出非了常重要 的 计划 — —Ｐ ＨＥ。Ａ ＲＰ Ｐ Ｅ ＨＡ 计划开 始 作 高为 声超速 研 究与 技术 Ｒ Ｐ 项目 重点， 在 氢放燃料 超 燃压 冲发 动技机术 上 涉 ，
、可的变几何 寸燃尺烧
室使 能 达 到最 性大 结的 构方 案。 低在速 下 ，ＷＲ 以煤Ｒ油 燃料亚 燃 模 工态 ，作 而在高 速 下 ，使用 氢 燃超声料速 烧燃 假 设。 用斜使 爆 燃激 波 模态 可 达到以 更 高的速 度。 在Ｗ Ｒ Ｒ 构 结中 ，可 使以 物理用可 喉变道 ， 避而 免 双与 模态 超
从 冲燃 发 动压有机 关的 敏 性 。 因感此， Ｗ ＲＲ面 临的一 难 个题是 研 制 什么 的样 机 械可 变 几何 尺 寸燃 室 烧／ 系 统管 来，实 现 两 喷种燃 料 适 时作工。
及
到计 算 体动流力 学（ Ｆ 、料 飞、行器 系 和 ｃ 统Ｄ 材 ）试验设 备的 研究 。 除 机前身 进 气 、道 和、喷 管／ 后机
身 研究 ，对外两种 矩 燃 烧形室进 行了试 验。采 用
单一 支 喷射杆 器第的一 双模 种燃 烧 态 室（０ ｍｍ× ０１ ０ １ ０ｍ）ｍ在 法 航国 空航 天 究研院进 行 模 了 拟ａＭ ＝ ６ ＝： 试 的 。验 验试 了两个 支 杆 喷概射 装念置 ， 个支一杆 装垂在 直倾、斜 、 部 喷底 位射 置 ，另一 个 杆 利用 支由 一系 列 膨胀压缩倾 斜 喷 器组射成 后 段的 。 ｈ ｒ ｃ ｅＳ — ｒｒ 等人 讨 论 有了 性 关 能第。二 种 燃 烧 室 叫 ｅ
作ＣＨ ＡＯＭＩ， Ｓ 横截（ 积 约 面 ０为 ０ｍ） 采 用 个 ３喷 ． ５ ， 射 支 ，杆 由法已国 航 宇公 司 在布日格 斯 以ａＭ一 ６
然虽 Ｐ ＥＡＨ计 划于 １ ９ Ｒ Ｐ ７９年 结 ，束 是两 个 但
燃 超冲压发 动 机计划继 进行续 由法 。国国部 资防 助
为的期 ３年 第 的一个 计 划 称 Ｐ为ＭＥ Ｒ ＯＴ ＨＥ Ｅ其， 要主 目的是 研 究射空 导 弹双模用 碳态氢 燃料 超燃
压冲 发机 。动这 导弹类 已定 确三， 种发 动 概 念 已经机
究 ，下一研 步 选择 研将 究独特 旋的转罩 双 模态 动 发 机第。 二计 划 个 为高称超 声速 应用研 用联 合吸气 究式
推 进（ＡＰＪ Ｈ ＡＲ，于 １ ９ ）９ ９年 开始 。ＪＨ ＡＲ的 ＡＰ一
的标 定飞 行速 成功进 度 行了试验 。
后 来的 工 作直一 证声 方论法学 以 便 究研 超 燃冲 压发 动机烧 燃 象 ，现为 了与试验 测 进行量 较 比用 ，
个
主任要务是 评估 Ｍ ａ２ １ ～ ２速 度 范一 内围工 的氢作 料燃双模 态燃超 压 发冲动 机 为 了评定 发动。机 的 净进效 推 ，能 要必使 其 飞行与 器一体化 。 为 了 有 确定
这 样 的飞行 设 器计方案 ， 德 国航空 航 天研究 中
种 各各 的样复 杂 的 ＤＣ 模 型获得定 性 定 与 的量 气Ｆ 流 模 型。对于 在点 火 、 火焰稳 定 、 混合 与
燃 效烧 ・
３
・８
航 导 弹
飞
０ ０２ ２第 年期９
普维资 ht讯tp//:www.cqiv.pcom
进心 行骑了 结 波研构 究 ， 航 国 空 航研 天究 院 定 评
法
正 已如 经 所指 出的 ，根据 ＪＨＡ Ｒ计 划， ＡＰ德
有了翼机 身 构结 。 据根这 些 究得研 出了 一种包 两括
种方案 最 好的特 的点通用 的行器飞设计 。
国和法
正在国 联合研究 双 模发态动机 。
日５ 的 超 燃 冲 压本发 动 机 技 术
这个 划现 计在能 转够向研 制第二 代超 燃 压冲
动机 ，发仅不要从 前以 计的划 中 吸取 经验 训 ，教 要还 真 实 在的行飞 器设计 中 使受， 体化一约 束 的整 个 发 动性 能最机佳 化 ，这项 作工应 该获得一种 确 定的
从 发动设机计 。
４ 国 的德超 燃 压冲发 机动 技术
关 于超 冲燃 发 压动 机术 的技究研 ，日 有本 长 久的历 着史 ， 括 ２包 ０世纪 ６ ０代 后年 某 些 期 伪激 波 象现 研 究的工作 大。约 在２ 年 前０报导 了 超 速声燃烧
的研究 。最 近很有 能力 的压冲 发动 机 试设验备 安
装在 Ｋ
ｕａ ａ究 中 心的 国家航 空航 实天验 室（ ｋｄ 研ＡＮ Ｌ＿Ｋ
Ｒ 。此 设 备 于１ ９ Ｃ ９） 年４运 转 能，够 模 对 应 于拟
国德 有擅 具长气 动体 力学的悠 传久统 ， 了为
解释超 声 速热加 象现， 理论和 试验两 面方 了许 做 多从 基 研究 础。１８ ９７年 开 始 了 一 项高 超声 速技术 储 计备 划 出 ，了一 两种级可 重复 使 用航的 运 输天 系 统提 的基 准概 念 （ａｇ ｒ，又在 德国各 大 学促 进 了 高 Ｓ ｎ ｅ ）这 超 声速 础 研 基 究的复 。兴 种 这主要 究 工 研 作于 ９１ ９５ 年 １２月被 止 终 ，是幸 好 此 项 作 的工某些 方
面在但 续 进行继 。
Ｍａ ＝
４，８的 飞 行 条 件 （ 备 出 口 管喷 尺寸 为 ，６设 ５ｃ ）
ｍｌ 。该。设 备使用 陶瓷 加热 器 贮 存清 可洁空气 ，对 于 Ｍａ 一和 Ｍ６ａ＝ ８的 状 态下也 用 使两个单 独
的
污 染空加 热气器 。显 然， 清 洁的 或者污 染的 空用
模 拟 气ａＭ一试 ６ 验条件 是 可能 的 ，Ｍ ｉｎ 人等 对ｔｉ ａ 清 和洁 染污两 种空 气的 ａ 一Ｍ６试 进验 过行 有趣的 较 比 。
１
９ ９年４以 来， 完成 模 了 飞拟 行 ａ Ｍ４一 ， ， ６ ８ 下 用，氢燃料 二 维缩的 发 动 尺 的一机 列系的 泛广 采 的 试验 。 该发动机 使 用 类 似 于 ＡＮＳ 机身 体一化
超燃 冲Ａ压 发 机动 的侧 壁缩压进 气 道 。发 机 的宽为动 ２
ｃ ０ｍ、高２ ｃ ５ｍ、长 １２ ．。ｍ烧燃 燃 室 喷料射 系 利 用辅统 燃 助 料射 器 （喷壁 ／ 和者 壁 ） 侧燃 主 喷料 顶 或 和
根据 整个 高 超 声计 划速 于，１ ９ ９ ３年开 德 国始
一 俄罗斯超燃 压 冲发动 技 机 研术究 发 展联与 合 究项研 目俄，中 央 空 动气力学 研 究 院主要 和 慕黑 发尼动 机涡 轮 合联 司公结成伙 。伴 泛地 广利 了用俄罗 斯的 试 验 设备 ，试验 划 包计 通括用 矩形 缩 燃尺 烧 的室连
直
试 验 及以缩 尺超 冲压 发燃动机 的 自射由 试 流 。验燃 烧 室由 四 分部组成 ， 括 隔 热段、能够 采 阶 用式结 包 构的 矩形 扩 散段 可 变、几 何 尺 寸 扩 散 段 和 压 器扩 段 。他 至们 少对 三 种 不 同 类型 的 喷射 器进 行 研 了究
管： 喷射式 器、 在壁 面的置倾斜 射 喷器和 楔 形安
射器
提供，垂 直 和行平 燃 喷料 射置 位。 平 喷射 在
水燃 室侧烧壁 阶梯底 部 垂 直，喷射 正 好 在阶梯 下游。
燃 室烧试验 时没 有支 杆，有 一个单独 支 杆跨 越道 高度 管 １ 的５ 和个一全跨 度 支 ，杆是 ，有 一种情 ／ 没
可
况该支 杆 作用燃 料 喷 器 ， 射 支而杆用 来进 一步 压 反 缩 气 流 。外 另产生，激 波斜的板 插入 气 通流 道来 减少进
气道一燃 烧 室干扰 。关于 些这发 动 机的技 进术
翼喷 射 器对单。点和分 喷射级 位 进行置 了 试验 对
。 燃烧室进 了行 Ｍａ一６状 态 下的 种试 各验 从 ，而 获
得一 些 了有 值价 的数 据，特 别 是 关支 于类 杆喷 器
的数 据射加 到 现入在 知识 的 库 。 中 缩
尺矩 超形燃冲 压 发 动机在 ａ Ｍ５和 一Ｍａ６ 一的 状 态 下 进 行也了 试验 。此 发 机 动三 斜由 面 进 气
展及 最近 研的 制 状 况已有报导 ， 改变 动机发内 几 何 部尺寸 （ 隔 段热、 支 和斜 杆 板） 空内气 力动 能性 的 对
影 响 作 也分析 讨了 。除 论有现的试 验发 动机 的热沉
和 冷 水却类 型之外 划， 久不 将来 的试 氢验冷 却 发
计动 机 对采。用 按各 比例 种垂 和水直 喷平 射 的 各燃种
道 隔、热段 、 散 扩 或（ 者阶式结 构 ）烧燃 室 和扩 散喷
管成组。 在 ６的状 态一 ，下燃 烧 在和室 进 气
料道 射 喷杆 支的有 性关能 也进行 了详 细 的 究 。虽研然 中心的全 跨 支度 杆保 燃证 开始料的分布 过横管道 高 度， 是 的存它在使 气分流 成 裂股两 小 通较道 它 。 但产生还能 够 导 壁致 面 面附层 分 的离弓 波形 ， 使减
少已的气 流 面 加增进 一
步堵 塞 而且 ，反 射， 波 可能与 燃 料 喷射／ 火过 程相 互作 用 。 规 常 料 燃 射喷支 点 除
・ ３ ・９
之
呈 现强耦间 效合应， Ｍａ 一 ５干时扰 少减 。
此 ，研外究 Ｍａ 一了状６ 态下 缩 尺发 动 机进 行 飞 行 试 的验 可能性 ， 发该 动 机安 装 在 俄 罗斯 的Ｒａｕ ａ Ｄ ｄｇ— ２上。Ｒ ａｕ ａＤ２飞器 行 般 以一声 速 从 超ｄ — ｇ图 一２上 空发中射， 由 箭发火 动机 推 动 ２。Ｍ并 飞航导弹 ０ ０ ２２第 ９年
期
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杆现
象学 这的 些 主要 究研 外 ，之 有一还 些 改用进 几
何 寸提 尺 支高杆 射喷器 性能 工作的 。
院在进行 另一个使 用氢和碳 氢 燃 料 重 的要的大 学计 划 。 罗由 公罗司试 验 的个 一期早的超燃 压 发冲 机
尽管动 支 喷杆射 现象有 强大的 景情背 况 ，文 报
本 的许 导多 Ｍａ 一４ ８， 发的 动 机试验 在 烧燃室 设 ，
结 构６是一 个 简 单 的阶 燃式 室烧 。 （ 燃 面料 喷 位射 壁
于 梯 阶游上 也，从 阶 梯 底部喷射 燃 料 。此）燃 烧 室 在相对于 Ｍａ 一 ５７～的温度 下 用氢，和 甲 烷 料进 燃
计 时本 根不 使用 杆 支射喷 这。些 发动 使机用 点离 子等体 火炬 这。种 术 在技日 本 及其它 国 家 都进 了行广
泛的研究。
一
行 试了 验 。阶式 结 构 给 了出定 工作稳并 在超 声速和
亚 声 速烧燃 模态 间平之衡 渡过 。
８ 发 展趋
势
种 新的 大 型 自、 由 活塞、 高焓 激 波 风洞 ， 至此， 多 数讨论把 点重 在放氢 燃 发料 机 动 技
ＨＥ 大Ｓ １ 于 年９ 装安 Ｋ在 ｕ ａ研 ａ究中 心家 航国 Ｉ ９７Ｔｋｄ 空 天航 验 实室 ，它应 该能 够 进 行 ａＭ 一 １ ～８５ 速 度 范 围 内的燃 冲压超发动 机 试 验 。
６澳 大 利 亚 的 超 冲燃压 发 动 机
术
的研 上发面 。 总 的来说， 项 作 的工 的目 是为 高 此 超
速航 空 飞行 器概 念声提 供发动 机技 术 ，括 两 级 包
入 轨 Ｓ ＴＯ和两 种 飞 行器。 块模 式 二 维 机 一 体身 Ｓ 化 超燃 冲压 发 动 已成 为备机选 者，这 种结 构 使 发动 研发机可 在适 尺 当寸 的地 面试验 设 备进 行，而 对
于且块试 模验需要 当适相 的当飞 行 试验 飞器行 。 相当
正 上文如 所述 ， 昆兰大 学 的 ａＳｅ 其及同 ｔ事ｌｒ ｋ 的工作是 所 周众 的知 此，项工 作于 １８ ９ 年１ 澳 在 大 亚利 国 大家 的学 。高Ｔ 超声速 脉 冲 备 设开始 ， 但 是
１ ８ 被转年移 到昆 兰
大 学的 ９Ｔ ７ 洞风。 Ｔ风 洞
能大
的发 动 高机 度决 了定有关 技 术特 ，点要主 是 支 杆 射器 喷的使 用。此 外有， 关气进道 设计导 致 二维 侧
壁压 缩 系 统和 维 隔二热段的 大研量 发
。
够 拟模轨 道飞条 行 件 ，验 作 工简单由的 燃烧 室试
验发试展 成整 超燃 冲 压发个动机 模试 验型 ，论 证并了
正净 推力 。 他们进 行 大了 范围 技的术 研究 ，主 要使 氢 用料 燃，括 料 燃混合 与燃 烧 究 研激波、对 混 合包 和燃 烧 的 影 响 、表 面摩擦测 以及量许 多 体动气力 学 研究。２ ０ １年０ 期中制 定了 重要 飞的 行试 验 划计
— —
然而
， 近 些 由年预于算 的 制 限超燃 ，冲 发压 动 机 的 研发 点重 放 在 当相 近 的期 导弹 推 进 研 究 工作
上。特 别 是 美空 军国， 据根Ｈ ｙ Ｔｃｅ计ｈ划 提 出 了 Ｍ ａ一４ ～ ８ 范围内的 氢燃 碳 料导 弹推 进装 置 ， 法国
ｙ ｈ Ｈｔ 时届 ，个 超燃冲 压发 动机 推进的飞 ｓ ｏ，两
也在
行 进 似类的 研究 工作。 在这 些 导弹发 动 机 ，中 由于重 型碳 氢燃 料点 火的 快速 燃 烧难 困因，此有 必 要 为 有效 燃 烧准 燃料 ， 备者 增 加 能高 料或 燃氧化 或 剂 ，
实用的观点 看这种 增， 加高 燃 能料 方的 法 是 从不 可 取 。幸 的好， 在 氢燃碳 超燃 料 冲压发动 机 漫的
器行 被射 发目标，是获得 飞 行地 和面 试验超 声 速燃 烧之间的关 系 。 ７
其它 超 燃 冲 压 发 动机 术 研技 究
许 多其 它 家国 开 都始着 手超 声 燃速 的研烧 究 。 度印发表 了有 关超 声燃速 室烧的试 验 作工 ， 欧洲 其它 国家 正 在 从事 有关 超 声 高 推速进 的 工作 ，英国 做 许了 多 用 的工有作 谢 。尔菲 大 学许 德多年来一 直从
事 泛 广超的 燃压 冲动 发混机 合与 烧燃研 ，究空学 航 瞳声
燃 速 室烧进 道 Ｌ
长
制 历研史 中， 多 烧 室设燃 计 方案 经 已提 并出进 许 行 了 究研 例 。如 众所 周知 双的燃 烧 室 冲 压 发 动 机（
７ ，在这 种 设 计中使用 两 燃种烧 ，室 先 富 是 图）首
油亚 燃燃 烧
室 ，其 次是同轴 超 速声 燃 烧室， 可完成
燃烧
过程 。其 它 碳氢 燃料 动发机 用 利 种 各 辅助技 术
，括壁 面 向装 置 导、 分进 气离道 向装导置 和催 包
化 导 向 装置 。
９ 束结 语
超
燃压发 冲机动 经 已走 了过 ４０年 ， 在 今 后 数的 年 ，Ｉ 内Ａ 和Ｈｙ －ｅＧＬ ｐ ｒ Ｘ计划将 会行进 些 一 重要
的飞行 试验。现有 燃 冲超 压动发 结 构及 其机保 障技
图 双７ 燃烧 冲室压发 动 机
（ ・第转 ５ 下４ 页）
４ ０・
航飞 导弹
２０
０２ 年 第９期
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大. 小。 觉反触 主要馈基是于 压 气感、 动 振 感 、电触 子 感 触 和 神
于数
据 手 套数 及 衣据 服 等设 备 ，
还有 待 在延 迟 性、可靠 性、精
４ 结束语 虚 现 实拟是一 个充 满活 、 力
经 、 肌肉 模拟等 法来 方实现的 。
）６ 性高 能计 算 理技术处
度 、 适舒 性等 标 上指进 一 步提
。 高ｂ ）显示设 备 头盔 显器示 可 视觉从 使 用 户完上全 “ ”入 虚拟 现实 世 界 到
浸有具 大巨应用 前 景高新技 的领 域 术 军事， 领 域 着有很 深远 发的 在 前 展 ，景 仍 但存在许 多 有 待解决 突与 破的 问题。为了提 高 Ｖ系Ｒ 统 的交 互 性 、逼 真 性 沉 和浸感 ，
高 性计算能处 技术理主 包要 同括 步 术 、模 技型 标的 技定 、 术
数据 换 转数和据预 处理技 术多
； 信息 维据数 的 合 融、 据压数缩 以 及 数据 库的 生成 ；包 括 命令 识 别 、 识 别 言，及 以 各种 信息 的 语
中
真， 做正到 “临 其 ” 身境，从 而 可 提 以高 操作 对者系 应统 环用 境 适应的能 力，加 增 作 操者的心 理
素质 对 于。头盔 显 器 的示重 量、
在新
型 传感和 感知机 理、 几 何 与物理建 模 新方 法 、高 能性 算 计， 特
是 别 速高 形图 像 处图理 ，以 及
检测
等 在内模的式 识 别； 分布式
并与行计算 ，以 及 速高、 大规 模
远的程网 技术 等 络 。
３ 拟虚现 实 技 在 地 地术导 模 拟弹训 练 系 统 的中 发展
人 工智 能 心、理 学、 社 会学 方等 面都 许有 挑 战性多 的问 有待题解 决 。 但 我 们 信 在 坚 久不的 将 来，
拟虚现 实技术会 成 为 类 进人 思行 维和 创造 的助手 和对人们 有已的 概 念 进 行化深和获取 新概 念 有的
力具工。
分辨
率 显、 示率频 、视场 角 等 技
术指 标需还 进行 幅大提度 高 。 ｃ ）远 程网络 技术 程远网 络 技 实 术现了 多用 户多、地点 的实 时操作 ，对 于 地 导地弹训 练 模 拟统 系，可实 整现
虚 现拟实 技 术 地地在导 弹 模 拟训 练系统 的中用 应还有 远深 的
个
武器系统 从 方 后术技 地 阵备准 直 至导 弹射命 发 中标全目 程 过
的拟虚 作操 就是 ，通 过 虚拟 场 的 景也实 地现 导地 弹作战 指
挥 的过 全程 。 将 来， 可延伸 至 多 兵种 协 还参 文 考献
１ 熊光楞 ， 毅 等 ． 进仿 真 技 术 及 彭 先真环仿境． 北 ：京 国防 工业 出版社 ，
１ ７９ ９
发 展前
景 ，在 进 步 完 一现善有 技术
的基 础 ，上进 一 应 步发展虚 拟现 实 系 统的中 件硬 备和设 远 程 网 技术 络： ａ 位） 置跟 踪 设 及 备 互 交设 备 位置 跟踪 设备 可跟踪参 与 者
作同 战在 ， 拟 环境 中虚，完 成 未 来 真实战场 的演 练 。
此外 ， 一 步的 究研 括 包 分进
方２ 辉煜 ．导 弹武 器空系统 仿 真．
防京 ：北宇航 版 出 ，社９ ５１ ９
吴３重 光 ． 技 真 术 京 ． ： 学工 仿业北 化 出版
社 ０ ０ ，２０
的
作操 动 运产 生， 信 号，计 算 使
机 控制 拟虚现实世 中界环的境作 应 相 变 ；化 互 设 交 有备 数据 手
式虚 布拟 环 境 、 虚拟环 境 建 、 模 分布式 可 互交 环 数境据 库 、 虚 拟环境 显示
、虚 拟 测 试分、 布 多式
４
玉 宪 ． 姜制系 仿统 真． 京：京 控北 北
空 航航 天大 出学版社 ， ９８ １ ９ ５柯棣黄等． 仿真统术技 沙 ． ：系 长 国防科 技 大学 出社版， ９８ １９
套 、数
据衣服 等 ，它 由们产 生 信 号 ，与 计 机 算实现 互交 作 。用对
维人 机 互及交标准 化 等。
接 第 ４（页） 上０
术
用 于将行 飞证论试 ，验关 于超燃 压冲发 动机 推 的高动 超 声飞行速未 来 的证论 更 ，多 数的 不据久 将是 利用可 。的
体结 构作为标 准飞行的器 结 构。 尽 管期 超 燃早 冲 发 压机 动技术基础 已 成熟， 但 仍 存是 在 改高 超进 速声
推 进
强的度并避 免与 道轨和 轨道亚任 有关 的空务 白新 的机 。遇 可预料 ，完全成以熟 的 燃 冲超 发 动压 将机工 作 在宽广的飞 行域领 。 内
占云
有关未来 高超 速推声进 ，斜爆 燃发 波 动 机的可 能 性正 在继 续 研究 。也出现 了有关 利 用电离 气流 的
管理 提高 动 发机／行 性 器 的能计 划。经 过 了过 去 飞 ４ ０发年展历 程， 我 们 渐 渐 接受 了 身机 一 体化升 力
・
５
・ ４
航 导飞 弹
０ ０２２ 年第９期
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推进
术技
超
冲燃发压动的第一机 ４ ⑩隼个
摘 对 要近 ４ ０年超 声速 燃 烧 冲发压动 机 简称（超 燃压冲发 动 机）术 的 现出 与成 熟 行进了 综 合的 论述 根 。技 据 美对 国 俄、 罗 斯 国、、日本 、 大澳 利亚 其 它及国 家已完 成 或 的者． 在 进 行 的研 究工作 进 行 论了 ，述 单 简 叙地 德 ｆｉ－
述了超 燃 冲压 发 动 机燃烧 室 研制 问的题 鉴。 别 两种 新了出现 的 超 燃 冲 压发动 机 的 应 用 即通，向 空间入 口用碳 氢 燃
料
高 速 动 机 和发高 超 声 速 空 射导 用 碳 氢 燃 料弹 发动 机 。 主 题
词 超 冲压燃发 动 高机超 声 导速 弹
前 言
１～２ ０ ５ 高范 速围 的内工 作 。 Ｗ ｅｅｂ ｒ 和Ｍａ ｋ于 １ｙ ｃ５ ９ ８年ａ 发表 超 了燃冲 压 发动机 的 基分 本 析，此分 研究 析Ｍａ 一４～ ７ 范围内
大
约 ４ 年０以 前各 ， 高 种速 弹用 的碳 导 燃氢料 规常 冲压 动 机发（ Ｒ ） 持于 续发展 中 。美 洛 国克 Ｃ Ｊ处
希
德 的Ｘ ７ 重可 使复 用试飞的器 论 了 证一
一３４ ～
超燃 冲压 动发 机和 规 常压发冲 动机 （ 氢燃用料 ） 的 采有 关
能性， 并 出指 在ａＭ 一７ 以 上０的 速 下 度燃 超 ．冲压发 动机 的 在潜 越优性。分 析 明确 中测预了 超燃
范
围 内 冲压 发动的 性 机 能。 际上国 对冲压 动发机进
行了很 好研的究 同，时 一直 对超高 声速 的常 规 冲
压动发 很机感兴 趣 。
冲 发 动压机研究 中 所 临 的某 面些 主 技要术 碍障，包 括 有没严 重 波损 激 失的料 喷燃射 与混合 燃、烧 气体 动学力 象 、现 面 却 冷 摩 擦损与 ，以失 及喷 管 性能 壁等。 此 外还讨论 对了扩散燃 室形状烧 的求要以避 免 由热 阻塞 而于起 等 面引 管道 中积加热的 局 性 限，同
时提 出了一 种 积分 法 方来 计 算这种 扩 散管 道的 壁面 压 。很力显 然超， 冲燃压发 动 机研究中必须 出提 的 类同 题 问 大约在 ０年前 ４已提 出经了。
０２纪世５ ０ 代 年后 期， 表很 了多 论文 ， 发 常
对 冲压规发 机 的发动 历 展进史 行了 估评，并 提出 了 提
飞高 速 行的各度 设 种 计方 法可。 ，是关于 将常 冲规
压发 机动性能 扩大到 存性在很 大 分的歧 。 同 时， 超燃 冲 压 动发 的机可 性 行 引起 了 对注意 。 早 在 ４１９ ６ 年， Ｒｙ就提 出了 助借于 波驻直接 ｏ 将 热量 入加 超声 流 速中的 可 能 性 。 １５ ９９
年 ，Ｎｉ— 一５ 以上 ０的速度 的可行 ．
５１ ９７约 年霍 普翰 金 大斯 学的 应 用物 理 实验 室的 ｖ ｒ Ａｙ和ｅ Ｄｕｇ ｒ 始 了 燃 超冲压 发动 及 其机潜 ｅ ｅ开
力的 分 析 研 与究试 验 研究 。 紧接着 ，于 ６１９ ０年
ｃ ｏ
等人 又 ｌ论 了证 超 声 氢 气 速 流中 稳定 爆 的 燃ｈｌ ｓ
波 ， 后Ｇｒｓ 和 Ｃｉｉ 也报 了类 导似的 究 ， 随 ｏ研 ｈｓｎｔ 此 ｚ
外，
在 这段时间 ， 向 于围 绕机 体外的气 流 中 热 加
以关 产 生升 力与 推力 ， 有 各还 种 样各 的研究 １。５ ８９
ｇＤｅ 发表 煤了油 料 燃 常 规冲 压 发 动 机和 燃超冲 ｕ ｇ
压ｒ 动发机 的 有 关 性 能 研的究 ，此 项 工 的 作 结 论与 Ｗｅ ｅ Ｍａ ｋ 和ｙ的类 似 ， ：即 在Ｍ 一ａ６ｂｒ ｃａ ～８的速
年９月在 马 德 里 行 举了第 届一 际航 空科国学 议会。 在这
会议 次上 ｅｒ， 简略地 概述了 Ｂ ｏ ｋｙ ｏｙ Ｆ ｒｉ ｒｏ ｌＰｎｌ—
度范
内围， 超燃冲 压发动 性 机 能某在 些方 面超 过 常规 冲压 动发 的机性 能 ，且在 较高 的速 度 下 占优将 势而。 章文 重着说 常明规 冲 发压 动 机管喷 不的平 衡 流对 动发 机 能有性不 的好影 响。 令人感 趣 的兴 ，是 文 章中也提 出 了爆燃波 超 声 速燃 烧室可 得 能到的 能性 于优超燃冲压 发 动 的可 能性 机虽然。， 们 他 确对 实
常规发 动机 和 超 燃冲 压 发 机 动的相 关 性 很能感 趣兴， 是 由 缺 少于验 的证超 燃 冲 压发 动 机部 性 件但
ｃｔ ｃｎ究 院 一的 些工 作进 展并， 证明 在Ｍａ 一 ｅ ｈ研ｉ ３ ０ ． ￥ ｊ超 速声 气流 中 现实 了稳定 燃 烧 ，有 强激 波 没 。
他 报导了这 重要 新 闻之后个， 作就 为 国美超燃 冲
压发动
技 机术 研究的 要 领 主导者 现 出 。在 １早 ５９ 年８，加 拿大 蒙 特 尔 利 麦 吉的尔 大 学
开 始 超了 冲燃发压动 研机究 工作 。 Ｓｔ ｅ ｂ ｎｗ ｉｎ ａｋ 报 ｈ 导 了一些早 期 有关超燃 冲压发 动机 进 气的道、燃 料
喷射与 燃烧 及排气 喷 管方 面 工的 ，作重 点 Ｍａ 是 一・
，能又少缺有关 高超 声 速常规 冲 压发动 机的试验数 航飞导弹 ２０ ０ ２年 第９ 期
３
２
・
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据
， 所未以能进 实 质行 的性 比 较。其 ，后高 发速动 机 作 的推工 集进 在中 燃超 压 冲 动发 上机 ，常 规 冲 压 发动机工 作则处 于停 滞 状直 到 态由于 体式 火整箭 冲压
发
动机展发 重新 引起 而了趣兴。 今 ，如注意力 当转移 以 Ｍａ到一 ５８的较～ 速高 度 工 的作 空导 射弹 时 在此，速度 围范内 煤 的燃油 料
规常 冲发压 动 和超燃 机冲发压 动机 的 相关性 能 再次
成为研 究 的重 点。
图 １ 美 国空 军 Ｉ Ｔ 概 念 ＶＦ
本
文是简 只要地 论 述最 熟成 超燃 的 冲压 发机动 硬 件，特 别可 是能要进 行飞行 试 验 那 的些 工作 而。 且 ，讨 只 论超燃冲压 发 动 机燃 烧技 术 作工， 这方 面 仍是然超 燃 冲 压动发 的关键 研机制难题 。由篇 于 幅有
限 不允许 对根 据ＮＡ Ｓ提 出火 箭 基 的 合混循 环 Ａ
计 划
、航 喷 气发空 动 机公 司 和克 洛 达因 司 所公研 制 各 种 的超燃冲压 发动机 部件进 行 何讨任论 。 １
国美的 超燃 冲 压 发 动机 术 技
氢 燃料超燃 冲压 发 机 动高速的 性 能 ，别 获是 特 得近 道轨速 度明的显 潜力， 加 了究研 人 员 对 高 超 增 声速巡 航 务任 兴趣的 ，尤是 对 其 精而致 以难摸捉 的 单级入 轨 Ｓ （ ＴＯ） Ｓ天飞 机 概 念 的兴趣。 然 当在 ，
图空 ２ 速 固低 定几 何尺 寸 燃 超冲压发 动 机
的分析结 论 ，是理 上论 讲在 飞低行 Ｍａ 下这， 种 从性 能加增 很 ， 是使大 料 喷燃 射 程 过合适 产生 所 需 但 压 缩热区域 实际上是 困 难 。２ ０的世 纪 ０６ 代年 用 通应用
物理实 验室执 行 的 项 发 动两计机 划是 令人感 兴 趣 ， 中的 第项 是一 飞行 验 试发 动机 念 ， 概据美 根
其
２ 世 纪 ０６０年代 初期 ，有 关空 间研究 的 投 不 断资 地增对 加 ，航空 研 资金究突 然 减少，这 是 氢燃把 料 而 超 燃压发冲 机动作工 中在 单级 入集 概念 轨 上的要主
因原 。特 别是 美国空 军 出的超提燃冲 压 动机发 作工 直 接支 了持 天空机飞 概念 。
国空
军 资 投的超 燃冲压 发机增动量 飞行 试验 飞器行
（Ｆ Ｉ Ｖ） Ｔ划而 行进 研的 制 １，６ 年 始 ，开Ｆ 计 于 ５９ ＩＴ
在 Ｖ期早的这些 年 里 代，美 国氢 燃 超燃 冲料发
动压 研机 制 领的 先 人 物 毫 无 问是疑Ｆ ｉｒ ｒ。ｅ他 是布 罗
念 如 图概 示１。 请意 ４个注 氢 料超燃 冲燃 压 动 发
机所 块模 位于飞行 器 中， 周 围 。飞 试行 计验划 备准 ｔ ２体
克 里工
业 院 空气 学力 实动验室 （Ｉ Ａ Ｌ和通 应用 用 Ｐ Ｂ 科 学）实验 室 Ｇ（ＡＳ ）Ｌ 技的 术指 导 与 领 ，导超 为燃冲 压 发 机动 发展 打 下 了 牢固 的技 术基 础。他 早 在期
Ｐ ＢＩ ＬＡ Ｇ和Ｓ ＡＬ工的作 指 向声超速 散扩 烧燃 统 系
。
助用 器 将 推行 器飞进 到 １ 推６． ｍ高的 空，并 使 ０７８
速度 达８ 到１ ４ ．／ｍ， 后 论证 飞 行器至 可少加速 ５９ ｓ 然 ６
到
１ ８ ８ ８ｓ度 。 在研 超制燃 冲 压发 动 机 模块 ２ ． ／ 速ｍ的 地面 试 验计划 中由，遇 到于 很了多 进 气 与道 燃烧
的室 相 互影响 的问题，因而影 响 了 作工进度 整。 个 行飞 试计验 是划一 项 计划 周 密 、 趋成 功 向的 作 ，工 鉴于 接 连不 断 的技术 难 题 ，该 计 划 于１６ ９ ７ 年 取被
他 阐明了 氢 一 气系 统的化 学过 和 程现象 分 析，了 空 关键 紊 的流 合混 问题并 确 定了 使 释放 与热燃 形 状 烧相 匹配 以 产 生免 强波激 关的键 问 题。由确于 立了这 些基 础 ， ｅ 对 固定ｒ 何 尺 几 寸超燃 冲 压 发 动 机性 Ｆ ｒ 能ｉ 最 大的问 题进 了行研究 ， 其 研制 了在 宽 广的速 尤 度
范围具 有 良 性 好 的能 动 发 。Ｆ机ｒ ｉ为 ， 设假 ｅ ｒ 认
消，可是 ，同年 试 射却 了无动力 的飞试器 。 遗憾的 是 基 ，三 于维热压缩 方法 模的块式 超燃
冲 发压 机动设计 的可 行 在性 飞试行 验中 有 得到 验没
使用 三
维 发 机动 设 并计与 烧 产燃生的激 波 缩 压效应 结相 合， 么样 的 高性 这 要 求能 够 能满 足，这 激 那种
波 压缩效应 称为 压热缩 。可是 Ｂ ｌ ｇ 作的一 独种 立ｉ ｌｉ飞航 弹导 ２ ００ ２第年 期９
证
Ｉ ＴＶ 计划。 在 燃 冲超压发 机模动 块 地面试 验 Ｆ
划计 现实前 就 被 消 。
・取 ３３’
维
资普讯 thtp/:/www.cqvp.icom
一另 有个趣 的发 动 概 机 念由用 应通 科学 用实验
室 根美据 空军 的倡议 国于 １６ — １６９ ４ ９８ 进年研行 制，
（ Ｅ
）ＨＲ 计划 ， 于１６ ４年９启 动 ，目 的是 在要 ｘ Ａ１一一 ５ 研究 飞机２上 对个整 飞行 重 量 燃 超冲压 发 动机 行 进 飞 行试验 。 ｘ １ 当 划 于 １ 计 一５６ ８９ 被年 终止时 ，飞 行 试 验发 动 机的机 会 次 失 去再 。了 在 次取 消这 之 后， 研究 重点 被转 移到 两 种 尺 寸 全Ｒ Ｈ模Ｅ 型 的地面 试 验上 ，一结 构模 型种称 为 构结装 置模型 （ ＡＭ） Ｓ ， 在
发 动该机称 低 为速 固 定几 何尺寸 超 冲燃 发 压 机动 ，
见图 ２ 。这种 动机发的 计设 Ｍ一３ ａ １，可 无 几变 ～ ２
尺何寸 是具 有， 飞行 速随度而 变 化的 空气 动 压力 但 缩 。比这种 固定 何 几 尺
寸 动发 利 机 了 用Ｆ ｒ ｅｒｉ 的进
气道 一 燃 烧室设计一 体 化 三 维空 气动力 学 、 当的 适 料 燃喷射和 压缩 热应效 的 法 方此。 项 划 中试 验计了 各 种进气 道 与发 机动模块 图，２ 示 发 所动 模 机 在块 Ｍａ 一 ７ ．４时进 行了试 验。值得 一 的提 是当前俄 罗 斯 ／ 国关 宽广 于超 燃冲 压发 动机 计 划 的目 标 是 也法在 Ｍａ 一 １ ３～ ２ 的度速范 围 ，内 是 ，但 这种发 动 利 用机机 上械 变 几何可形状 。 除通 应用 科 学 实验用 设 室计的 发动机 之 外美
，ＮＳＡ兰利 研 究心 ２ ４ 中 高 ｍ温洞风中 Ｍａ一 ７以 Ａ ４ ．
的 态进 行 了状验 试；一另 模 种型用于 论证 发 机 性 动能 ， 为空气热 力学 一 化 模体 型（ Ｍ ） 在ＡＮ Ｓ Ａ称Ｉ Ａ
， 翰 约 ・ 宁研 究 Ｈ心 、中 易斯 区域 高超声刘速 试验 格
备上 ，以 设ａ Ｍ一 ５，７速的 进行度了地 试 面 验。，６ 这些发 动 由机 空 研 航究制 公造司 计设制 造 ＨＲ 。 Ｅ
如图 ３示 ， 试 所验结 果 人 令 难忘。对 Ｓ其 Ａ Ｍ发动 机 的 轻型氢 冷 结 却 构进行 研了 制， 该 发动机 在 ７— １７ ９１１ ９ ２ 年间进 行了试 。验关于 冷 却系统 设计
与加工 ，吸 取许了 多 教训 而 ，； Ｍ为 冷水 锅炉 然 ＡＩ 板 发式机动 １ ７。 ９ ２ 年９在 ＡＳ Ｎ翰约 ・ Ｈ宁 月 Ａ格 究研中心 始 Ａ开Ｉ 发 机试 验动 ，９３ １ Ｍ１ ７ 年Ｏ月 行进
国
军空还资 助 究研 它其的超 燃冲压 发机动 并成功 地
进 了行验 ， 试括 美 飞机国研究 实验 的可 变几室 何 包 尺 寸 动发 机、通用 电气公 司部件一 体 化 模 型及马 特跨 公 双司模 发态动 机 。 除 了美 国 空军 倡 的 超议燃 冲压发 动 之机外 ， Ｎ Ｓ Ａ美和 海国军 很向重 要 的发 动 机 计划给 予 了 Ａ
次 首料燃燃烧 试验。大 约共 进 了 行５ 次试２验 （ 总
运的转时 间约 为 ２ ） 之ｈ后， 项该 计划 于 ７ １ ９年４４月 结束 建立 了 Ｍ。一ａ ７的５广 泛的 进 气 和道 燃烧 室
～ 资投 ＮＡＳ 。主的要 工 作 是高 声 速 研 究 超 发 动机 Ａ
性 能数据 库 。 应 指 出 的该是二 维烧燃室 制造 并被进 行 试 了验 （ 北 美 ，韦 克尔） 有助于倾 斜的 ＨＲ 在 洛 Ｅ ， 燃室 烧研的制 关于。扩散 管道对燃 室烧性 潜能在
不的 利 影响 这种，ＨＲ Ｅ 燃 烧室装 置比 较 地早进 行 了
深入 的 解了，而 且关 于 学 动力化学 和混 合对这种
性损失 能的
相 关响影 给 予了 多许模拟考 。 虑
Ａ 计划Ｉ是 一件 令 人 佩服的 成 ，就因为 论 证Ｍ
图 ３ Ｓ ＳＮ超 高声速 研 究发 动机 Ａ
了１ ：高 ）推内力 性 能；２）从 超 声 速到亚声 速 燃 烧
模 的平 稳式过 渡 ；３ ） 燃 料 各 喷射级 之间 的 强烈 干
扰
；）燃 烧 室设 计 方 、燃 法料 动 点自火 和火 炬 点 火４。 之 ，Ａ Ｍ总 性能 接 近７ 的 想 理性 能 并论 证 ＩＯ ９／
６ Ｍａ了一５ ～７ 速范度围 双模内 发 态动 机的可行性 。 ＲＨＥ 轴称对 结 是构受欢 迎的 法 国 的。Ｅ ＯＰ Ｓ Ｅ
发动 机是 氢 燃料 双模 态 轴对 发称 动机 ，也 于 ７ 年Ｏ 代初 进行
了 试验 ， 斯罗的 种 发几 动 机 利用 都了这 俄 结 种构 。
与
轴对 称Ｈ Ｅ发Ｒ动 机相 反 Ｎ，ＳＡ 着 还 重 研 Ａ 了究形 机矩身 一体 化 念概 ，如 图４ 所 示 应。注 意除 垂 直前 身压机缩外 ，气道 侧壁 提供 了一另种水 平
图 进 Ｎ４ＡＳ 身 机 一 化体发 动 结 构机
・Ａ４ ・ ３
压
缩。气 流 中 支 杆是这 种念概 关的 键特点 为分 ，布
航 导飞 弹２ ０ ２年第 ０９
期维普
讯资 thpt:/w/w.cwvqpicom
.的燃 料
喷射器 提 供支 柱。 ｅＨ ｒｎｙ Ａ和 ｎｓ ｅｎ 经 ｄ ｒｏ曾 对身 机一化 概体念早期 工的作 做 过 好 很的述 描这
种发 动。机结构 历 经几了 技 代术 发 ，目的展是改 进
定固几 尺 寸何 气道进及 后支 杆掠 喷器射， 证 整 个 缩论 尺 动机 性 能 。发
不久 以后 美 空 国 军和 ＮＡＳ 研制 出 了高 超 声 Ａ 速研 飞究机 ， ２ Ｏ对 纪世７ Ｏ 代年初 期出 的现 超声
高技速术进 行 了 行 验 证飞。 ７１９ ５年 １２月 ， 立了联
成合
导委指 员会 ，在 旨进行 高超 声速技 术 基 扩 展研础
， 究导而致Ｍ ａ８左一右 飞 行速度 的有 人 驶驾高 从
图５ Ｓ ＲＣＭＡ发 动 机 构结
速飞行器 的 研究。 种这 行 飞验试 台 称为美国 国家
超声高 飞行速 研究 备设， 对许 多备 用的高超 声 技 速可
氢燃
超 燃 料压发冲 动机的研 究 。
如 正已经知 道的 ， 美国 军空议倡的氢燃 料 超燃 冲 压发动 机工 作没 有进行 有动 力的飞行 验 ，试样 这 的工 作直 到美 国 国空家天 飞 机 （ＮＳ ）Ａ 开划 始 Ｐ为
术计进行 飞行验 证 ，特别 是发 动 机 与机 身 一的 化 。体
如 果 进 要这行项 工作， 么 该应提 重供 大 的高超 声 那 速研
究 备 。设可 是这项 工作 没有 现 实关 于。 项工
这作 ，
兰利研 中心也究 过做进一 步 改 进 。的俄 罗斯 和 日本 对 身一机 化体结 构 也 进行了广 泛研的究 。般 一地 讲， 有气 流 关中支杆一 料一 射 技器 一术直 是许 燃 喷 多究研 的 标 目总。之 ， 类 这模 式块超 燃压冲发 动 机
构 结经 作为 已些近年 来 优先 用 的选概念 出 现。 美 国海军 提出了一 种 然不迥 的超同 冲压燃 动
发
止 本基上 被忽 。略幸好 ，关 于 吸热 一燃氢料 超 燃
冲碳压 发动机 的 某 些有 的工限 的确 作继在续 进行，直
要 求资到 金能只 中集到整 体火 式箭 压发 冲动机 上 为
止 。
一
８ — １８ １ ９ ９ ６年４ 根， 美据 国 国 防高 研级究 计 局划 Ｄ（Ｒ Ａ） Ａ 导单的 级 入轨（ Ｓ 倡 Ｓ ＰＴＯ） 而究提 出 研 美的国国 家空 天机飞（ ＡＳ Ｎ ）划 给美国 超 燃压冲 Ｐ 发计 动发 机展 入注 新了的推 动 力。ＮＳＡ Ｐ划 计是 家国 级 机构多多 学项科 ，目目的研是制 Ｘ３ ０－试验 性Ｓ － Ｓ Ｔ 飞 器 。行ＮＳ ＯＡＰ计 划的 最关 键的 技术 研 是制 能 在 约大Ｍ ａ４一 ５ 广宽的 度 速范围 内工作 的 燃氢 ～ １
机计
划， 在１６ —１ ９７２ ９ 年８ 期 由间约 翰霍普 金 斯大 应 用物 学理 实验 室（ ＵＨ／ 执Ｌ行。 此 项 划计称 Ｊ Ａ Ｐ
为）超燃 冲压 动 发机 导弹（ Ｃ ＳＲＭＡ） 划旨在 ，研 制 计 使用 贮 存反 可应燃料 例如 硼（ 烷烷 和醇铝） 小的型 舰射导 弹。 ＲＡＳ 武 器 Ｍ 统 的系最后 结 如 构图５所 Ｃ
示
其， 模块式 布斯 曼进气 道引人注 目关 于这。 种 动发机 结构 约， 翰霍普金 斯大学 应用物 理 实 验 室进 行了广
泛 的试 验用。 种 各射 方 喷 法、燃 室结 烧构 反 和
超料 燃压 冲动发 。首先 机要投 主资的发 动 承机商包
是 惠普公司 通和 用 电气公 司 ， ，又来 成 变 普公 惠后 司 和 洛达克因公 司 。
应
燃 料，： ｉＨａ ３ Ｄ碳和氢 硼一烷 混合 物进 行 如 Ｃ ｌ － －
了几五 百次 试验 该。 试验计 的划是 超燃确 冲压发动 机 技 ，特术别 研 制是燃 烧 室一 气道隔 段 以热 止防反 向进流扰干 的本根 泉 （ 如 源， Ｂ ｌｇ等人见 做 的基 参 例ｉｉ 本ｌ 作 ） Ｃ工 。 ＲＳＭＡ 工 作 创也立 基 于了Ｃ ｏ ｏ动 力 ｒｃ
为了管 Ｎ理ＡＳ Ｐ计 划 １ ，８９ ６ 成年 立联 了合计
划公办 （室Ｐ ，办 室设公 置在怀 特 Ｊ Ｏ一 该 ）特森 帕 空
基 军 地联。 计合划办 公 室 除 指导约 定的 作 项 目外 工 ， 还
管理 技 术 成 熟计 划 ＴＭ（Ｐ， 该 划 的制计 定是 为 ） 了使
研 一制种源于 始 计划 原可的行发 动 机 需要 所 的 要成主熟 技术 。 种 这扩大 的技 术 基础 的 研制主 由要
定
关 系律 式的典型模 方 拟 。成 功地应法 用于模拟 超 燃 冲压 动发 机 燃 烧过 程包 ，括 壁 面 切剪 和 热 传递， 并 用 应超于燃 冲 发 动 机特别 是压 双 态发 动机 的模 最佳
化。 憾 遗是 的反应 燃 料后 最未被 户接 用受 约，翰
ＡＳ 兰Ｎ利 研 中 究心 及 其 它ＮＡ Ｓ 究研中 心 、 Ａ Ａ
Ｊ Ｈ ／ ＬＵ美 、空国军 怀 特实 室验 和海军 空航发 展 ＰＡ 心 中来 完 成
。霍
普金斯 大 学 应用物理 实验室 转 研 制 而够有能效 地 利用重型 碳氢燃 料的 双燃 烧 室 压冲发 动 机 （ ） ＲＤ Ｃ。值 得
注意 的 是 该实 验室 在也进 行由 ＡＮＳ 发 起的 Ａ 飞 航导弹 ０２０ 年第 ２９ 期
１９９ ０年 在 ＮＡ ＰＳ 合联计 划 办 公 室 倡 的 议 ，下 由 ２个 发 机动承 包商 、５ 个 机 身承包 商 和 参与 该计
划 的
个联６合 验 实室组 成了 ＡＳＮ 联 合Ｐ小 。组 ・
３ ５・
维资讯 普thtp:/w/w.wcviqpco.
再 者 ，政 府m工 作 组（ＧＷ Ｐ计 划 替代 Ｔ ＭＰ 计
）
种一新 的设 备根，据其 进改型 号 ，种 ＧＳＡ 这设备
划Ｌ ，国家 承 包小商 一起组 进行ＮＡＳ 和 技Ｐ术研 制 和初步
设计工 作 。 可以 预料 ，１ ９９ ３决 定年制造 ｘ ３ 一Ｏ
被
称 为Ｈ ＰＹ Ｓ Ｌ ＵＥ设 备超。 燃冲 压发 动机 试 验 设备 发展的与 利用 高是 声 速推超进 业 不可 缺企少的 一 部 ，分 本 无文法对 其 开论 述展。 但
验试飞 机 ，可是 那 以时降低成本 和技 术 风 险 性 为目 的 分来 该 析 项计划 。 根 据 为 称ＨＦ Ｙ ＥＩ 的 计划 Ｌ Ｔ
出 提一了系 的高超声列速 飞行试 验，但 是 这项 计 划 又 被认 为 昂太 ，贵 提 而出 另了 一个 Ｈ ｙＴＳ Ｐ计 划以
ＮＡ Ｓ倡 导 的研 究机 体 一 体化双 模态超 燃 冲 Ａ
压 发 机动 推 的动 飞 行Ｘ 器 所 有 性能 的 工 现 作 在正 在 进 行 中 。该 计被称划为 Ｈ ｙ—ｅ ｐ Ｘｒ第。一个 飞 行器 称 为 ４ ＡＸ是一 ，小种 高超型声 速 飞 机， 的 长它约 一 ３为 ３６ ｍ， 展１ ５ｍ 图 ，所示 ６该。飞 行 器带 ． 翼６ ２．如
便 提供
高飞行速 度 下 超的燃 压发冲动机 数据。 很 遗
憾 由于这 ，项 计划 的资 金 没 有 位 ，到 ９１ ５年 １月９ ＡＮＳＰ 划计 被终止 如 果 。ｙ Ｈ
Ｔ Ｓ 计Ｐ 划按 原 计划进
助
推 器 ，级 由 ５ Ｂ 一２将机飞 中空射发 发射 ，案 方类
似 于Ｘ 飞７行 器系列。Ｘ ４ Ａ计 划三 次 飞试行验 ， 一－３
第一
行 ，
在么１ ９— １ ９那９ ７ ９财 年９ 可能 有会 几 飞次行 试
验。
个行飞器的 目标 是 于 ２ ０ １年０中 对期 超燃冲 发压
Ｓ ＡＮ结 Ｐ是构ＮＡＳ 兰 利研 究 中 心正 研在究 Ａ
动机作Ｍ 一ａ ７ ，证论 烧 燃室燃烧 间大 约时为５＋ 。－ ｓ 剩－ 余 个 飞 两 器行 将 Ｍ在 一７ａ 和Ｍ ａ１一 ０下 飞 行。 Ｍ 一 ａ飞 行７试 验 飞用 行器已 经 在兰 利 研究 中 心
的矩形
机 身 体 化一超 燃 冲 发压动 机 类 型原的始 基
础 幸好对 这类 发。动机 的广 泛的件技 术 部基进 础行 了 研 究，并对 几 模 种块 发动 机进行 了 试 验，即：三
２４ ｍ温 风洞高上 以 拟 飞行 条 件模进行 了 试验 。关 ．
４吸于 式 气进推 研究的 来未，ＮＡ 已经提Ｓ 出今了 后 Ａ大约 １ 年 ５设的 ，想 述了 一 列 系的 飞行 试 验， 括 概 包
支杆结
构参 数 发 动 机，允 许 很 便方地 变化几 何
尺 寸喷射、 位器 和置 式 支阶 设杆计 。在Ｍａ 一４ ７～ 范围内进 行 了大量 的试 验， 外 另，计 设一了 种新 二的 维反 向 掠后进气 道， 心中支 杆前缘 相 反 的方 在向 其从两侧 壁 后掠 种，结构提 供了收 缩 比质 量捕 获 和
这
尺 寸可 大复 使用重 ａ 一０Ｍ ～７行 器 飞 。 继 ＮＡ Ｐ计Ｓ划 ，国 空军决 将定 近 其期高 超声 美 速研 究集中在 Ｍａ 一 ４ ～８范围 内 导弹 用碳 燃氢料
超 冲压 燃动 机发上 。这 项 工新 作称 为 Ｈｙ ｅ Ｔ ｃｈ，当 前 发机 动键 关术 计技 划称 为空 军碳 超氢 冲压 发燃动
之
间的改 进 折的 衷案 方。
ＮＡ ＳＰ计 划 期时 在，Ｎ ＳＡ兰 利 研 究 中心 进 Ａ
行
了量 大政的府 和承包 商试 验 发动 试机 ，包 括验
基本 动发 机、 Ｕ／ＨＬ Ｂ发１ 动 ，机几 个 克洛达 因 Ｊ ＡＰ 一 发动 机 普和 惠发 机 动。最 ，后在 １ ９ ／９ ４ 年对 两 ９ ３９１台 确定 的 Ｎ ＳＡ Ｐ组小发动 机， 称为 Ｅ２ 模 进型 行 ２Ａ
机技 术
计划 。该 动机 由发 普惠 司公负责 研究 一， 是
二种维双 模态发 动 机，使 用混 合压 进缩气 道 ，内流 通
道利 用 料冷 燃 却。发 该机动与 高 声超 导速弹采用
一
体化
设 计虽 然这 项工 作首。先 定位 在导 弹 ， 上 但是
ｙＨ ｅｈ计 划 中 的 技术将 会应 在用 多许方面
，例 Ｔｃ 如高速 跨高 气 层大 飞器 行计 划。
了研
与 制试 验第。一 个模 型 是 缩 尺参 数发 动 机 ， Ｓ ＸＰＥ， 在 拟 Ｍａ模＝５ ～ ８时 三 种以 布 进局 行 了 试
验， 大约 有 １次２ 另。一 种发 动机 模型 是Ｅ ２的 ４２ 改Ａ型 ，叫做 概 念 论 证 动发机 在，模 Ｍａ拟 一６３和 ． Ｍａ ７ 一０下 ０ ． ６ ％的飞 （ 动行 压）行 了试验 进 。 在 ＮＳ Ａ计 划Ｐ 时期 及之后 ，Ｎ ＡＳ 兰利 研 究 Ａ
心一 直把中重 点 在放氢 料燃超 燃 压 冲发动 机上 ， 这
些 发机 动在近轨道 速 度下 具 高性 能 有潜的在 的 技术
特性 。 这些 高速 动发机 高对焓 验试设 备的 要求 致 导ＮＡＳ 提出 脉的 冲 备设 及其 有关测 试 装 置 发的 展 。 Ａ
昆兰 大 的 Ｐ 学ｕｌ Ｓａ ｅ 及 其 同 事 在 ＡＳＮ 的 ａ ｌ 和ｔ ｒｌ ｋ Ａ资助 下，用 反利 射激 波洞风 生产模 拟 Ｍａ １一６条件 的气 流是 所众 知周 的。 ８１ ９年 ９ＡＳＮ 通还 过将早 Ａ 先 的 ＮＡＳ 兰利扩 散 道管安 置 ＧＡ在 Ａ ＬＳ上建 了 立
・
图
６ＮＡ Ｈ ｅ－ｙ 研 究 行 飞 Ａ器 Ｓ ｒ ｐ
Ｘ６ ３‘
飞航 导弹
２ ０ ０年２ 第 ９期
普维讯资 http/:/wwwc.vipqcom
. ２ 俄罗 超 斯 冲燃压 发 动 机 技 术
行
试验 验， 了亚证 声 和速 声超速 燃烧 两种 模 态。飞
许
多年 来 ， 联 一苏直 在进 重要 的超行燃 压 前
冲发动机研 究 与发 计 展 划过。去， 这在方 面 得获 资的
试行 验概 念 利用 称 为 冷 的 高 超声 速飞 行 验实室
（ Ｌ 。 发 动及机其 保 障设 施 安 装在 改 进 的 Ｓ 一 ＨＦ ）Ａ５ 飞行器 上，整个飞 行期 间仍然 与 高超 声 飞速 实行验 室 连 接 １ 。９ ２９年 １月 １ 在 法国航 空 航 天 究研 院（ ＮＥＯＡ ） 持支 进下行 第了二 次 类 似 飞的行 试 Ｒ 的验 ， 动 机 Ｍａ在 一 ３ ５５３ 发 ～ ． ５的． 围范 工 作内， 再次论 了亚证 速声和 声超速燃烧 两 种模态 第。三次 飞 试行也验 是在 法国 的支 持 ，下 于 １９ ９５ 年３ 进月行 ， 但 由于是超 高速 飞行声 实 室 系 验有统 题 ，发 问动机 没 有
工 作。
料 有 限 很，但到 了 ２ Ｏ世 纪 Ｏ年９ ，代由于前苏 联 科学 家参 加 际国会 议加 ，他们 真增 实的基 工础作 中的 许多细 便得 节以世为 人所 知其。超燃冲压 发 机 研动 究计
划 由 多单位家 共同进 行包，括 中 航 空发央动 机 研 究院（ ＫＨＡ ） 中 央 空 气 动 学 力 究 研院
Ｍ、 Ｕ（ＦＡ、 论与 用应 学力 研 究院（， ＭＡ） 莫 斯 Ｈ ）理ＩＴ Ｉ 、 科航 空 学 （ 院 Ａ， 和 个几设 局 。 Ｍ计Ｉ Ｉ）
俄
罗斯关 于超 冲压燃发动 机早 工期 作的一些 报 道 在正 表发。据报 道，他 们 超声对速 烧 燃的兴趣 于 ２ ０世纪５ ０ 代 开 年 始， １５９ 年７ 月 ４Ｓｃ ｉｋｅ 申ｖ ｈｔｈ ｏ ｎ请 了超 声速 燃烧冲压 发 动机 专利 。Ｔｔｒ ｏａｅｇ ｋ ｖ还 提
到 ｒ Ｓｉｍｓ 于ｙ１ ６ ｕ ｔｎ ｋ９ 年６在西 伯利 亚开 始小型试 验 模 型
研 究 。
在
与 冷行 器有 关飞的 一另个 国际 风的险 性作合
，中ＮＡ Ｓ 和 ＫＡＨ欲 扩 大飞 行试 验范 来论围 证Ａ
Ｍ
ａＭ６的一超全声 速 燃 烧 态 。模两家 公 共司 同分
析了发 动 气 流路径机性 能 并评 Ｍ定ａ一 ６５发 动 机 的 ．
热
载荷 们， 别特关 心发 机动罩 前缘 环境，对发 动 他
机 进道气和 隔 热 ／ 段 室需烧要 一作 些改 进 １。 ９ 燃 ９ 年 ２８月 ２１成日功 进行地了 飞行 验 试 获 得 并ａＭ ＝３ ６５４ 速度 范 围 内的 发动 机 数 据 。 来 的后飞 行 ．～ ．
俄从 斯罗 早期研究 人 员 报的 可道以 明 显 看出 ， 关 于超 燃冲 压 动机 发， 理 合 长度 效 有烧 的燃 可行 在 性 、 阻热 限塞 和进制气 道与燃 室 烧 干方 面 ，他扰们
美和 工 国作人 员 的 关注点 是 样一的 。Ｓ ｃｉｋ ｖ ｈｅｈ ｔ ｏ ｎ 于 １７ ９ ３ 年发表 的 一篇 关 于 超 声速和 伪冲激 波的 基 本 文论说 明了 种 研这究 的期早成 就 。 来后 ，另 一 些发表 论的文 表 明 ， 罗斯研究 人 员遇到 的有 燃关 烧 俄现 象似类于 美国试 验 中所经历 。例 如的： 散 管 道
扩据数 析 初 步分 得结出 ：发论 机动为 双 态模 燃超 压冲 发 动机 ，且而 以声亚 燃 烧速 态模 作 工值得。 注意 的 这些是 验试发 机 动 均用氢进行 主 动 冷却 。当 ，前 他 们正 探用 吸究 热料 冷却燃超燃 冲 发动压机 模燃型 烧
室 。
中
燃烧效率 降 低及 以伪 冲激 的波复 结杂构 对。于 后 者 ， 了重 要立的 俄斯罗数 据库 。 总的来说 俄，罗 建斯提 出 ，于 超燃冲 压 发动机 双 模和 发态动 机 ，用 对
各种 燃料 、点 火系 统和火 焰稳 定装置 在 ，维二 和三
— —
俄罗斯 文的献 中 对第二代 超高 速声 行飞试 车台
Ａ也Ｉ在 不 地 断 进行讨 论Ｉ。 Ａ 是 一种 有ＧＬ Ｌ
Ｇ翼 翔滑 行 飞器， 安 装在大 型 推 助 火器 箭 （－８ ＲＳ的 １） 顶
部 ，并加 速 到 ａ一 １ ６的轨Ｍ道 速度 。离 分后行 飞器 滑下到 超燃 冲压 动 发起 动机的 较速 度低， 发 机动 装 置 可再 为冷生却 三模 块的矩 形 燃料 氢超燃 冲压发
动 机。 由进 道 气和燃 室组烧 成缩的模尺 块进 了两
维 行道管中 出 了混合现 和 烧燃 程 过再。 ，和 者 美国 研究
人 一 样 为员了 研 究 进气 道和 烧 室燃的 所 有 现象， 对 念概发动 机 行进 了 许研 多 。究 俄在罗斯 ＫＨＡ Ｉ Ｎ的 文 献广 中 地泛 引用 了两 种 双模态 超燃 冲压 发 动 机 ，二 即发维 机 模动型 和轴 对 称 动 发机 采， 氢用燃 料 或者煤 油燃 料。该 究 院研 设 对 Ｍ计一ａ６ 的三 激 进气波 道 的定固 几 尺 寸二何维 模 型行进 了泛 广的试 验采用 ，氢和煤油 的轴对 发 动机称也 行 进了泛 的广
组
试 ，验其试 条 验件分 别为Ｍａ 一 ２～ 和 Ｍａ 一６６
～
７
２ 。这 ．模种块 的 试验 将扩大 到较 高 马 赫数 并
会包括
采用 氢和／ 碳 氢 燃或料 的烧燃 室 工作 假 。如整
计个划 成 ， 么功 将供提有关 较 高速 下超度 冲燃压 发动 那性机能 的 许有价 多值 的据 数。
法３ 的 国超燃 冲 压 动发 机 技术
试 验，些 发动 机 有趣的 共同 特 是点都 使用了 多气 这 穴火 焰 稳定 器。轴 对 称 模 型使 人 想 起回 ＡＮｓ Ａ ＨＲ Ｅ和法 国 ＥＯＥ方 案 ， 在 燃烧 是 室流路 的内 ＳＰ 但细节 却 完全 同不。
轴 对称 燃 料氢发 动 机于 １ ９ ９ １年 成功 进行 了 飞 航飞 弹导 ２ ００ 年２第 ９ 法期国 关 于 声 超 燃烧 的研 究 工速 始作 ２于０世 纪 ０６年代 。 ６ ９ ４１年Ｍ ｔｅｅ Ｖｉ和 ｕｓ ａ ｄｒ 报过道 一 系列
有值价 试的验 在 这 。 些究 中研， 研 究 了 Ｍａ ２ ５进 ．一
・
３７・
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m口件 下等条 面 积管道中 煤油的燃 烧 ， 表 明是 可行 并
的遇 到 了。面 等积 热加 局的限性 ， 通 除常的壁 压分
率
、压损 总 和失不 稳 流现定象 等 方存 在面的 典 型 的
发 动
机 问题 ，这些 Ｃ模Ｄ 一 型一 供 了提 结构方 法 。 Ｆ
此 研究 特 别有 趣方 面的 确是定 燃烧 室 预燃 波 产生
布 之外 ， 滞 止 力压 损失进行 了有 价值 地 测 量也 获对
得 有了关煤 油 ／气 流 火点 有的用 数 据 最 。 ，后在 法空 的国计 划中 对 ， 煤 和 氢油 燃 的烧 情 进况行 了 研
点
很。清 楚，种 水平 的 Ｃ 模Ｄ ， 拟不 同括紊的 各Ｆ 包 和流动力 模 型提供学 了 探
究超 冲压发燃 机动设计 最
佳 化的重要方法 。 总来说 ，的把同时 光的 流 动学显
，究 了各 验种各 样的 射方喷 ，案壁 象 、面 杆支 和
槽结试 构 还。 这 些将作工扩 大到 扩 散管 几道何 形状。 早期 的工 １ ６ ９作６ 年 定制了 ＥＯＰ 这 一重要 Ｓ Ｅ的计 ， 划计划 旨在 论 证 Ｍａｇ 由 和ｅＨ ｕ ｔ 提该 ｒ ｔｕｅ 所
示加 到 有 现 ＣＤ 拟模 和理 测物量 法方 中可能 是 十Ｆ分 合理的 。Ｃ ＡＨＭＯＩＳ 试验 中最 大 的收 获是 研
制了氢冷 却尖峰 前缘 （ 径小 于 ２半 ｍｍ） 轻的 碳型 支 ／碳 杆 ，它可 承能受Ｍ ａ一 １的２ 高速环境 。
出
的模双态超 燃冲压 发 机概念 动。始 设开想 Ｍａ 一 ７ ０ 行飞 验试 计划 ， 由是 于资 财 有 ，限Ｓ 计 Ｅ． 但 Ｅ ＰＯ
再划 成 为次地面试 验计划 。 Ｅ Ｏ ＰＳ 是Ｅ带 环 形 烧 室燃 的 轴对 称 发 动 机 ， 类 于 Ｎ似Ａ ＳＥ 。也 和 ＲＨＥ一 样， Ｅ Ｏ计 Ｅ 划 ＡＲ Ｈ ＳＰ 基 由 本 超 的 燃冲 压 发动 机 技 术 持支 。 导 过 报
另
，法外国 又计设 并 试 验了氢 却冷因 镍 康金
合７８支杆 该 ，支杆 设 计 能经成 受相 于 对行飞 ａＭ 一 ｌ
７ 的５前缘 侧和 壁热 负 。荷． 法 和国 俄罗斯 间之的一项 国跨合作计 是划宇 航 司公和 莫斯 航 科空学 院 之研究 Ｍａ 间３一 １～ 宽２ 范围冲压
动 机 （ Ｒ 发 机 样的 项目如 。 前所述 ，早 Ｗ ）Ｒ
ＥＯ Ｅ的两 组 试验，第 组一 试验 （９ ０年） 实需 Ｐ １７Ｓ 证 改要进 燃料喷 射 和混合 。修 改 后又于 １７ ９ ２ 年进行
了第 二组 验 试，试 验表明 发机 动 能性取得 了 很 大 改 进 。很 可惜 ， 和 美国的 经 历一 样 ，超燃 冲于压发 关
在２ 世０ 纪６ ０代 年初期 ， 美 国Ｆｒ ｉ用 定 几何固 ｒ ｅ 尺 利寸 管道中空气 热 力学 流 效 应 动究 Ｍ研ａ一３ １ ～２ 发动机， 是 Ｆｒ ｉ这 ｅ 曾ｒ经求追 过 的目标 ｗＲ Ｒ方案 。有
利于用 由 可移 板 动组 成的、由 算 计 机控制 动 驱
动
机 进的一 步研究 全 完终 止， 支 整 持 式体 火 箭 冲
压发而动 的 机研 制。 还 和是美 国 一样 ， １ ８ ９０年 后期 超燃 冲 发压动 机的 工作 开 始复 ，而兴且 １ 在９ ９年２ 提 出非了常重要 的 计划 — —Ｐ ＨＥ。Ａ ＲＰ Ｐ Ｅ ＨＡ 计划开 始 作 高为 声超速 研 究与 技术 Ｒ Ｐ 项目 重点， 在 氢放燃料 超 燃压 冲发 动技机术 上 涉 ，
、可的变几何 寸燃尺烧
室使 能 达 到最 性大 结的 构方 案。 低在速 下 ，ＷＲ 以煤Ｒ油 燃料亚 燃 模 工态 ，作 而在高 速 下 ，使用 氢 燃超声料速 烧燃 假 设。 用斜使 爆 燃激 波 模态 可 达到以 更 高的速 度。 在Ｗ Ｒ Ｒ 构 结中 ，可 使以 物理用可 喉变道 ， 避而 免 双与 模态 超
从 冲燃 发 动压有机 关的 敏 性 。 因感此， Ｗ ＲＲ面 临的一 难 个题是 研 制 什么 的样 机 械可 变 几何 尺 寸燃 室 烧／ 系 统管 来，实 现 两 喷种燃 料 适 时作工。
及
到计 算 体动流力 学（ Ｆ 、料 飞、行器 系 和 ｃ 统Ｄ 材 ）试验设 备的 研究 。 除 机前身 进 气 、道 和、喷 管／ 后机
身 研究 ，对外两种 矩 燃 烧形室进 行了试 验。采 用
单一 支 喷射杆 器第的一 双模 种燃 烧 态 室（０ ｍｍ× ０１ ０ １ ０ｍ）ｍ在 法 航国 空航 天 究研院进 行 模 了 拟ａＭ ＝ ６ ＝： 试 的 。验 验试 了两个 支 杆 喷概射 装念置 ， 个支一杆 装垂在 直倾、斜 、 部 喷底 位射 置 ，另一 个 杆 利用 支由 一系 列 膨胀压缩倾 斜 喷 器组射成 后 段的 。 ｈ ｒ ｃ ｅＳ — ｒｒ 等人 讨 论 有了 性 关 能第。二 种 燃 烧 室 叫 ｅ
作ＣＨ ＡＯＭＩ， Ｓ 横截（ 积 约 面 ０为 ０ｍ） 采 用 个 ３喷 ． ５ ， 射 支 ，杆 由法已国 航 宇公 司 在布日格 斯 以ａＭ一 ６
然虽 Ｐ ＥＡＨ计 划于 １ ９ Ｒ Ｐ ７９年 结 ，束 是两 个 但
燃 超冲压发 动 机计划继 进行续 由法 。国国部 资防 助
为的期 ３年 第 的一个 计 划 称 Ｐ为ＭＥ Ｒ ＯＴ ＨＥ Ｅ其， 要主 目的是 研 究射空 导 弹双模用 碳态氢 燃料 超燃
压冲 发机 。动这 导弹类 已定 确三， 种发 动 概 念 已经机
究 ，下一研 步 选择 研将 究独特 旋的转罩 双 模态 动 发 机第。 二计 划 个 为高称超 声速 应用研 用联 合吸气 究式
推 进（ＡＰＪ Ｈ ＡＲ，于 １ ９ ）９ ９年 开始 。ＪＨ ＡＲ的 ＡＰ一
的标 定飞 行速 成功进 度 行了试验 。
后 来的 工 作直一 证声 方论法学 以 便 究研 超 燃冲 压发 动机烧 燃 象 ，现为 了与试验 测 进行量 较 比用 ，
个
主任要务是 评估 Ｍ ａ２ １ ～ ２速 度 范一 内围工 的氢作 料燃双模 态燃超 压 发冲动 机 为 了评定 发动。机 的 净进效 推 ，能 要必使 其 飞行与 器一体化 。 为 了 有 确定
这 样 的飞行 设 器计方案 ， 德 国航空 航 天研究 中
种 各各 的样复 杂 的 ＤＣ 模 型获得定 性 定 与 的量 气Ｆ 流 模 型。对于 在点 火 、 火焰稳 定 、 混合 与
燃 效烧 ・
３
・８
航 导 弹
飞
０ ０２ ２第 年期９
普维资 ht讯tp//:www.cqiv.pcom
进心 行骑了 结 波研构 究 ， 航 国 空 航研 天究 院 定 评
法
正 已如 经 所指 出的 ，根据 ＪＨＡ Ｒ计 划， ＡＰ德
有了翼机 身 构结 。 据根这 些 究得研 出了 一种包 两括
种方案 最 好的特 的点通用 的行器飞设计 。
国和法
正在国 联合研究 双 模发态动机 。
日５ 的 超 燃 冲 压本发 动 机 技 术
这个 划现 计在能 转够向研 制第二 代超 燃 压冲
动机 ，发仅不要从 前以 计的划 中 吸取 经验 训 ，教 要还 真 实 在的行飞 器设计 中 使受， 体化一约 束 的整 个 发 动性 能最机佳 化 ，这项 作工应 该获得一种 确 定的
从 发动设机计 。
４ 国 的德超 燃 压冲发 机动 技术
关 于超 冲燃 发 压动 机术 的技究研 ，日 有本 长 久的历 着史 ， 括 ２包 ０世纪 ６ ０代 后年 某 些 期 伪激 波 象现 研 究的工作 大。约 在２ 年 前０报导 了 超 速声燃烧
的研究 。最 近很有 能力 的压冲 发动 机 试设验备 安
装在 Ｋ
ｕａ ａ究 中 心的 国家航 空航 实天验 室（ ｋｄ 研ＡＮ Ｌ＿Ｋ
Ｒ 。此 设 备 于１ ９ Ｃ ９） 年４运 转 能，够 模 对 应 于拟
国德 有擅 具长气 动体 力学的悠 传久统 ， 了为
解释超 声 速热加 象现， 理论和 试验两 面方 了许 做 多从 基 研究 础。１８ ９７年 开 始 了 一 项高 超声 速技术 储 计备 划 出 ，了一 两种级可 重复 使 用航的 运 输天 系 统提 的基 准概 念 （ａｇ ｒ，又在 德国各 大 学促 进 了 高 Ｓ ｎ ｅ ）这 超 声速 础 研 基 究的复 。兴 种 这主要 究 工 研 作于 ９１ ９５ 年 １２月被 止 终 ，是幸 好 此 项 作 的工某些 方
面在但 续 进行继 。
Ｍａ ＝
４，８的 飞 行 条 件 （ 备 出 口 管喷 尺寸 为 ，６设 ５ｃ ）
ｍｌ 。该。设 备使用 陶瓷 加热 器 贮 存清 可洁空气 ，对 于 Ｍａ 一和 Ｍ６ａ＝ ８的 状 态下也 用 使两个单 独
的
污 染空加 热气器 。显 然， 清 洁的 或者污 染的 空用
模 拟 气ａＭ一试 ６ 验条件 是 可能 的 ，Ｍ ｉｎ 人等 对ｔｉ ａ 清 和洁 染污两 种空 气的 ａ 一Ｍ６试 进验 过行 有趣的 较 比 。
１
９ ９年４以 来， 完成 模 了 飞拟 行 ａ Ｍ４一 ， ， ６ ８ 下 用，氢燃料 二 维缩的 发 动 尺 的一机 列系的 泛广 采 的 试验 。 该发动机 使 用 类 似 于 ＡＮＳ 机身 体一化
超燃 冲Ａ压 发 机动 的侧 壁缩压进 气 道 。发 机 的宽为动 ２
ｃ ０ｍ、高２ ｃ ５ｍ、长 １２ ．。ｍ烧燃 燃 室 喷料射 系 利 用辅统 燃 助 料射 器 （喷壁 ／ 和者 壁 ） 侧燃 主 喷料 顶 或 和
根据 整个 高 超 声计 划速 于，１ ９ ９ ３年开 德 国始
一 俄罗斯超燃 压 冲发动 技 机 研术究 发 展联与 合 究项研 目俄，中 央 空 动气力学 研 究 院主要 和 慕黑 发尼动 机涡 轮 合联 司公结成伙 。伴 泛地 广利 了用俄罗 斯的 试 验 设备 ，试验 划 包计 通括用 矩形 缩 燃尺 烧 的室连
直
试 验 及以缩 尺超 冲压 发燃动机 的 自射由 试 流 。验燃 烧 室由 四 分部组成 ， 括 隔 热段、能够 采 阶 用式结 包 构的 矩形 扩 散段 可 变、几 何 尺 寸 扩 散 段 和 压 器扩 段 。他 至们 少对 三 种 不 同 类型 的 喷射 器进 行 研 了究
管： 喷射式 器、 在壁 面的置倾斜 射 喷器和 楔 形安
射器
提供，垂 直 和行平 燃 喷料 射置 位。 平 喷射 在
水燃 室侧烧壁 阶梯底 部 垂 直，喷射 正 好 在阶梯 下游。
燃 室烧试验 时没 有支 杆，有 一个单独 支 杆跨 越道 高度 管 １ 的５ 和个一全跨 度 支 ，杆是 ，有 一种情 ／ 没
可
况该支 杆 作用燃 料 喷 器 ， 射 支而杆用 来进 一步 压 反 缩 气 流 。外 另产生，激 波斜的板 插入 气 通流 道来 减少进
气道一燃 烧 室干扰 。关于 些这发 动 机的技 进术
翼喷 射 器对单。点和分 喷射级 位 进行置 了 试验 对
。 燃烧室进 了行 Ｍａ一６状 态 下的 种试 各验 从 ，而 获
得一 些 了有 值价 的数 据，特 别 是 关支 于类 杆喷 器
的数 据射加 到 现入在 知识 的 库 。 中 缩
尺矩 超形燃冲 压 发 动机在 ａ Ｍ５和 一Ｍａ６ 一的 状 态 下 进 行也了 试验 。此 发 机 动三 斜由 面 进 气
展及 最近 研的 制 状 况已有报导 ， 改变 动机发内 几 何 部尺寸 （ 隔 段热、 支 和斜 杆 板） 空内气 力动 能性 的 对
影 响 作 也分析 讨了 。除 论有现的试 验发 动机 的热沉
和 冷 水却类 型之外 划， 久不 将来 的试 氢验冷 却 发
计动 机 对采。用 按各 比例 种垂 和水直 喷平 射 的 各燃种
道 隔、热段 、 散 扩 或（ 者阶式结 构 ）烧燃 室 和扩 散喷
管成组。 在 ６的状 态一 ，下燃 烧 在和室 进 气
料道 射 喷杆 支的有 性关能 也进行 了详 细 的 究 。虽研然 中心的全 跨 支度 杆保 燃证 开始料的分布 过横管道 高 度， 是 的存它在使 气分流 成 裂股两 小 通较道 它 。 但产生还能 够 导 壁致 面 面附层 分 的离弓 波形 ， 使减
少已的气 流 面 加增进 一
步堵 塞 而且 ，反 射， 波 可能与 燃 料 喷射／ 火过 程相 互作 用 。 规 常 料 燃 射喷支 点 除
・ ３ ・９
之
呈 现强耦间 效合应， Ｍａ 一 ５干时扰 少减 。
此 ，研外究 Ｍａ 一了状６ 态下 缩 尺发 动 机进 行 飞 行 试 的验 可能性 ， 发该 动 机安 装 在 俄 罗斯 的Ｒａｕ ａ Ｄ ｄｇ— ２上。Ｒ ａｕ ａＤ２飞器 行 般 以一声 速 从 超ｄ — ｇ图 一２上 空发中射， 由 箭发火 动机 推 动 ２。Ｍ并 飞航导弹 ０ ０ ２２第 ９年
期
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杆现
象学 这的 些 主要 究研 外 ，之 有一还 些 改用进 几
何 寸提 尺 支高杆 射喷器 性能 工作的 。
院在进行 另一个使 用氢和碳 氢 燃 料 重 的要的大 学计 划 。 罗由 公罗司试 验 的个 一期早的超燃 压 发冲 机
尽管动 支 喷杆射 现象有 强大的 景情背 况 ，文 报
本 的许 导多 Ｍａ 一４ ８， 发的 动 机试验 在 烧燃室 设 ，
结 构６是一 个 简 单 的阶 燃式 室烧 。 （ 燃 面料 喷 位射 壁
于 梯 阶游上 也，从 阶 梯 底部喷射 燃 料 。此）燃 烧 室 在相对于 Ｍａ 一 ５７～的温度 下 用氢，和 甲 烷 料进 燃
计 时本 根不 使用 杆 支射喷 这。些 发动 使机用 点离 子等体 火炬 这。种 术 在技日 本 及其它 国 家 都进 了行广
泛的研究。
一
行 试了 验 。阶式 结 构 给 了出定 工作稳并 在超 声速和
亚 声 速烧燃 模态 间平之衡 渡过 。
８ 发 展趋
势
种 新的 大 型 自、 由 活塞、 高焓 激 波 风洞 ， 至此， 多 数讨论把 点重 在放氢 燃 发料 机 动 技
ＨＥ 大Ｓ １ 于 年９ 装安 Ｋ在 ｕ ａ研 ａ究中 心家 航国 Ｉ ９７Ｔｋｄ 空 天航 验 实室 ，它应 该能 够 进 行 ａＭ 一 １ ～８５ 速 度 范 围 内的燃 冲压超发动 机 试 验 。
６澳 大 利 亚 的 超 冲燃压 发 动 机
术
的研 上发面 。 总 的来说， 项 作 的工 的目 是为 高 此 超
速航 空 飞行 器概 念声提 供发动 机技 术 ，括 两 级 包
入 轨 Ｓ ＴＯ和两 种 飞 行器。 块模 式 二 维 机 一 体身 Ｓ 化 超燃 冲压 发 动 已成 为备机选 者，这 种结 构 使 发动 研发机可 在适 尺 当寸 的地 面试验 设 备进 行，而 对
于且块试 模验需要 当适相 的当飞 行 试验 飞器行 。 相当
正 上文如 所述 ， 昆兰大 学 的 ａＳｅ 其及同 ｔ事ｌｒ ｋ 的工作是 所 周众 的知 此，项工 作于 １８ ９ 年１ 澳 在 大 亚利 国 大家 的学 。高Ｔ 超声速 脉 冲 备 设开始 ， 但 是
１ ８ 被转年移 到昆 兰
大 学的 ９Ｔ ７ 洞风。 Ｔ风 洞
能大
的发 动 高机 度决 了定有关 技 术特 ，点要主 是 支 杆 射器 喷的使 用。此 外有， 关气进道 设计导 致 二维 侧
壁压 缩 系 统和 维 隔二热段的 大研量 发
。
够 拟模轨 道飞条 行 件 ，验 作 工简单由的 燃烧 室试
验发试展 成整 超燃 冲 压发个动机 模试 验型 ，论 证并了
正净 推力 。 他们进 行 大了 范围 技的术 研究 ，主 要使 氢 用料 燃，括 料 燃混合 与燃 烧 究 研激波、对 混 合包 和燃 烧 的 影 响 、表 面摩擦测 以及量许 多 体动气力 学 研究。２ ０ １年０ 期中制 定了 重要 飞的 行试 验 划计
— —
然而
， 近 些 由年预于算 的 制 限超燃 ，冲 发压 动 机 的 研发 点重 放 在 当相 近 的期 导弹 推 进 研 究 工作
上。特 别 是 美空 军国， 据根Ｈ ｙ Ｔｃｅ计ｈ划 提 出 了 Ｍ ａ一４ ～ ８ 范围内的 氢燃 碳 料导 弹推 进装 置 ， 法国
ｙ ｈ Ｈｔ 时届 ，个 超燃冲 压发 动机 推进的飞 ｓ ｏ，两
也在
行 进 似类的 研究 工作。 在这 些 导弹发 动 机 ，中 由于重 型碳 氢燃 料点 火的 快速 燃 烧难 困因，此有 必 要 为 有效 燃 烧准 燃料 ， 备者 增 加 能高 料或 燃氧化 或 剂 ，
实用的观点 看这种 增， 加高 燃 能料 方的 法 是 从不 可 取 。幸 的好， 在 氢燃碳 超燃 料 冲压发动 机 漫的
器行 被射 发目标，是获得 飞 行地 和面 试验超 声 速燃 烧之间的关 系 。 ７
其它 超 燃 冲 压 发 动机 术 研技 究
许 多其 它 家国 开 都始着 手超 声 燃速 的研烧 究 。 度印发表 了有 关超 声燃速 室烧的试 验 作工 ， 欧洲 其它 国家 正 在 从事 有关 超 声 高 推速进 的 工作 ，英国 做 许了 多 用 的工有作 谢 。尔菲 大 学许 德多年来一 直从
事 泛 广超的 燃压 冲动 发混机 合与 烧燃研 ，究空学 航 瞳声
燃 速 室烧进 道 Ｌ
长
制 历研史 中， 多 烧 室设燃 计 方案 经 已提 并出进 许 行 了 究研 例 。如 众所 周知 双的燃 烧 室 冲 压 发 动 机（
７ ，在这 种 设 计中使用 两 燃种烧 ，室 先 富 是 图）首
油亚 燃燃 烧
室 ，其 次是同轴 超 速声 燃 烧室， 可完成
燃烧
过程 。其 它 碳氢 燃料 动发机 用 利 种 各 辅助技 术
，括壁 面 向装 置 导、 分进 气离道 向装导置 和催 包
化 导 向 装置 。
９ 束结 语
超
燃压发 冲机动 经 已走 了过 ４０年 ， 在 今 后 数的 年 ，Ｉ 内Ａ 和Ｈｙ －ｅＧＬ ｐ ｒ Ｘ计划将 会行进 些 一 重要
的飞行 试验。现有 燃 冲超 压动发 结 构及 其机保 障技
图 双７ 燃烧 冲室压发 动 机
（ ・第转 ５ 下４ 页）
４ ０・
航飞 导弹
２０
０２ 年 第９期
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大. 小。 觉反触 主要馈基是于 压 气感、 动 振 感 、电触 子 感 触 和 神
于数
据 手 套数 及 衣据 服 等设 备 ，
还有 待 在延 迟 性、可靠 性、精
４ 结束语 虚 现 实拟是一 个充 满活 、 力
经 、 肌肉 模拟等 法来 方实现的 。
）６ 性高 能计 算 理技术处
度 、 适舒 性等 标 上指进 一 步提
。 高ｂ ）显示设 备 头盔 显器示 可 视觉从 使 用 户完上全 “ ”入 虚拟 现实 世 界 到
浸有具 大巨应用 前 景高新技 的领 域 术 军事， 领 域 着有很 深远 发的 在 前 展 ，景 仍 但存在许 多 有 待解决 突与 破的 问题。为了提 高 Ｖ系Ｒ 统 的交 互 性 、逼 真 性 沉 和浸感 ，
高 性计算能处 技术理主 包要 同括 步 术 、模 技型 标的 技定 、 术
数据 换 转数和据预 处理技 术多
； 信息 维据数 的 合 融、 据压数缩 以 及 数据 库的 生成 ；包 括 命令 识 别 、 识 别 言，及 以 各种 信息 的 语
中
真， 做正到 “临 其 ” 身境，从 而 可 提 以高 操作 对者系 应统 环用 境 适应的能 力，加 增 作 操者的心 理
素质 对 于。头盔 显 器 的示重 量、
在新
型 传感和 感知机 理、 几 何 与物理建 模 新方 法 、高 能性 算 计， 特
是 别 速高 形图 像 处图理 ，以 及
检测
等 在内模的式 识 别； 分布式
并与行计算 ，以 及 速高、 大规 模
远的程网 技术 等 络 。
３ 拟虚现 实 技 在 地 地术导 模 拟弹训 练 系 统 的中 发展
人 工智 能 心、理 学、 社 会学 方等 面都 许有 挑 战性多 的问 有待题解 决 。 但 我 们 信 在 坚 久不的 将 来，
拟虚现 实技术会 成 为 类 进人 思行 维和 创造 的助手 和对人们 有已的 概 念 进 行化深和获取 新概 念 有的
力具工。
分辨
率 显、 示率频 、视场 角 等 技
术指 标需还 进行 幅大提度 高 。 ｃ ）远 程网络 技术 程远网 络 技 实 术现了 多用 户多、地点 的实 时操作 ，对 于 地 导地弹训 练 模 拟统 系，可实 整现
虚 现拟实 技 术 地地在导 弹 模 拟训 练系统 的中用 应还有 远深 的
个
武器系统 从 方 后术技 地 阵备准 直 至导 弹射命 发 中标全目 程 过
的拟虚 作操 就是 ，通 过 虚拟 场 的 景也实 地现 导地 弹作战 指
挥 的过 全程 。 将 来， 可延伸 至 多 兵种 协 还参 文 考献
１ 熊光楞 ， 毅 等 ． 进仿 真 技 术 及 彭 先真环仿境． 北 ：京 国防 工业 出版社 ，
１ ７９ ９
发 展前
景 ，在 进 步 完 一现善有 技术
的基 础 ，上进 一 应 步发展虚 拟现 实 系 统的中 件硬 备和设 远 程 网 技术 络： ａ 位） 置跟 踪 设 及 备 互 交设 备 位置 跟踪 设备 可跟踪参 与 者
作同 战在 ， 拟 环境 中虚，完 成 未 来 真实战场 的演 练 。
此外 ， 一 步的 究研 括 包 分进
方２ 辉煜 ．导 弹武 器空系统 仿 真．
防京 ：北宇航 版 出 ，社９ ５１ ９
吴３重 光 ． 技 真 术 京 ． ： 学工 仿业北 化 出版
社 ０ ０ ，２０
的
作操 动 运产 生， 信 号，计 算 使
机 控制 拟虚现实世 中界环的境作 应 相 变 ；化 互 设 交 有备 数据 手
式虚 布拟 环 境 、 虚拟环 境 建 、 模 分布式 可 互交 环 数境据 库 、 虚 拟环境 显示
、虚 拟 测 试分、 布 多式
４
玉 宪 ． 姜制系 仿统 真． 京：京 控北 北
空 航航 天大 出学版社 ， ９８ １ ９ ５柯棣黄等． 仿真统术技 沙 ． ：系 长 国防科 技 大学 出社版， ９８ １９
套 、数
据衣服 等 ，它 由们产 生 信 号 ，与 计 机 算实现 互交 作 。用对
维人 机 互及交标准 化 等。
接 第 ４（页） 上０
术
用 于将行 飞证论试 ，验关 于超燃 压冲发 动机 推 的高动 超 声飞行速未 来 的证论 更 ，多 数的 不据久 将是 利用可 。的
体结 构作为标 准飞行的器 结 构。 尽 管期 超 燃早 冲 发 压机 动技术基础 已 成熟， 但 仍 存是 在 改高 超进 速声
推 进
强的度并避 免与 道轨和 轨道亚任 有关 的空务 白新 的机 。遇 可预料 ，完全成以熟 的 燃 冲超 发 动压 将机工 作 在宽广的飞 行域领 。 内
占云
有关未来 高超 速推声进 ，斜爆 燃发 波 动 机的可 能 性正 在继 续 研究 。也出现 了有关 利 用电离 气流 的
管理 提高 动 发机／行 性 器 的能计 划。经 过 了过 去 飞 ４ ０发年展历 程， 我 们 渐 渐 接受 了 身机 一 体化升 力
・
５
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航 导飞 弹
０ ０２２ 年第９期