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超音速小渦喷问题探讨

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发表于 2013-12-19 21:31:52 | 显示全部楼层 |阅读模式

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   小渦喷的发展向哪里去?這确实是亇新问题。
  小型渦喷推进技术這几十年来逐趋成熟,正如世界上发明第一台涡轮喷气发动机的技术思路,受当初为了坛加活塞发动机的功率和飞行高度使用废气渦轮坛压那样,整亇小渦喷的技术框架同样源于渦轮坛压器。如何突破原始技术的框架呢?最近看了一个硑究超音速小渦喷的视频,终于有了突破的转机。
  美国科罗拉多大学硑究超音速的小渦喷项目,是実有創意和有远見的。10公斤重的小渦喷能作1.5倍音速推进,旡人机重45公斤。
  很抱谦我是亇电脑新手,不会发视频只能先发几张截图。然后再慢慢分析或猜测這新科技的奥秘。
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发表于 2013-12-19 21:47:11 | 显示全部楼层
本帖最后由 枫智 于 2013-12-19 21:49 编辑

如果朝高速方向发展,那必须应用到无人机了吧,45公斤的无人机还是属于小型吧,用不着超音速吧


视频地址

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 楼主| 发表于 2013-12-20 15:06:36 | 显示全部楼层
   先生真是热心人,谢谢邦我发了视频。
  一架45公斤重的小型旡人机的雷达反射面大约只有常规旡人机反射面的十分之一。
一架低速的无人机巡侦500平方公里的战区,需時不少于20分钟,而战机在现代战争的条件下可能还不到廿分钟就消逝了。
现代的一颗高爆彈头重量大约是二战時期的2~3分之一,一颗万吨级核彈头现在可做得象手提箱大小,无人机的小型化,和向高速发展应该是趋势。
  当今美苏二国的渦轮喷气发动机己経发展到很高的水平,這一奌可以从最高燃气初温已提高到1500~1700度得到证明,很多引擎都能作超音速推进。相比之下小渦喷级的超音速引擎却还没出现过。
  对超音速推进耒说,小渦喷至少要在下面几亇方面提高性能参数。
  (1),喷气速率一定要大于飞行速度。這亇视频中把1.5倍音速说成是1600公里時速,那么這表明它是在11000公尺同温层中飞行,如果是在低空飞行,小渦喷的喷气速度至少要达到680公尺/秒,才能作1.5倍音速飞行。而现在的小渦喷喷气速度大至在300~520公尺/秒,差距不小。計算表明,要达到680M/S的喷气速率,小渦喷的燃气初温要提高到1400度以上,压比为6,压气机和渦轮的平均效率达到0.84以上才有可能。现時的小渦喷压比大至没突破5,燃气初温在1150K以下,离心压气机的转速受材料限止,线速度不超过550M/S,這就很难将压比提高。同样缺泛冷却的燃烧室和渦轮也限止了燃气温度进一步的提高,一句话引擎要产生强大推进功的能力受到限止。另外在那么小的压气机和涡轮上进一步提高效率也不是件容易的事情。
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发表于 2013-12-20 15:28:56 | 显示全部楼层
按先生说的条件,这种微型涡喷发动机要想超音速那是非常难的啊
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 楼主| 发表于 2013-12-20 16:15:56 | 显示全部楼层
  是的版主,這确实有难度,我是从对引擎的初步熱力分析中得到這些数据的,這是常规的应该没有大的落差。仔细覌看這视频中运转的超音速小渦喷,好象似“冷态”一般,利尾喷管都不变色,這是什么原因呢?只有一亇假設--那就是全机处于冷却状态,再仔细观察本耒是小渦喷燃烧室部位的部件,這是燃烧室吗?好象也有冷却的設计。连接尾喷管上的二根塑料型管是否也是冷却气体呢?
  小涡喷要提高离心压缩机的压比应该还是有可能的,解决的途経是工艺、材料、和設計三条。比如有一种将叶轮在1000大气压下加密的工艺,(我国已有)使叶轮强度提高,运转线速度超过常规叶轮,或者选用特殊高强度不锈钢,另外气动設計可能趋向超音速叶轮設計。
  其次是冷却技术,我国的渦轮叶片材料能长期在1200K温度下工作的,好象已经有了。
小渦喷要作超音速飞行,除了喷气速度外,还得提高引擎的推力系数(即凈推力和迎面速度头之比)引擎的单位推力要提高到合适的数值。
   谢谢版主回帖。
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发表于 2013-12-20 21:39:49 | 显示全部楼层
长见识了!
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发表于 2013-12-20 23:57:41 来自手机 | 显示全部楼层
本帖最后由 王铁匠 于 2013-12-21 00:00 编辑

1200k到1700k,没想到差距这么大。我也设想一下,尾喷口一段直管,是不是加力燃烧室,接入的白色管子是模拟外涵道向加力燃烧室进气,如果用涡喷把飞机提速到接近音速,外涵道的气流高速进入加力燃烧室,这一部分就是冲压发动机,那么整台机器就是变循环超燃发动机。
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发表于 2013-12-21 00:04:39 来自手机 | 显示全部楼层
多次看liu先生发帖,每次都给我很多启发,谢谢liu先生
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发表于 2013-12-21 02:39:30 | 显示全部楼层
由于是在校大学生,对于发动机的整体性能还不是十分了解,就我个人而言如果尾喷口上的那两节塑料管中是通冷却气体的那这样的设计就大大降低了飞机的RCS,由于无人机本身的RCS就非常的小这样的设计可谓是让无人机的隐身性再一次突破。但是对于铁匠的留言我还是有一点疑问,如果那两根塑料管是模拟外涵道的超音速气流进气从而使长长的尾喷口进而改变为冲压发动机的话,那在该飞机携带此发动机飞行时本身的速度首先应该达到超音速 那这样的速度从那里获取呢?
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发表于 2013-12-21 10:53:43 | 显示全部楼层
      变循环发动机是在涡喷-涡扇或者涡喷-冲压之间转换,在不同飞行速度下,发动机采用不同推进方式,比如这一台,低速用涡喷,音速前后用涡喷和加力,高速转变为涡喷和冲压,在高速工况下,涡喷同时是冲压发动机的预燃室,各种工况可以无级的渐变转换。国外类似的大型超燃发动机已经达到7M,技术比较成熟了。

     想要发现和击落这么小的超音速无人机几乎不可能,在战场上出入自如,对RCS应该要求不高。

     这种东西我们也可以做,对ECU要求比较高,到时候饿狸猫又有的忙了。
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