业余爱好者的超音速冲压发动机硑究

liumy

     根据“火箭和导彈技术”报寻的资料，做的超音速冲压喷气发动机。

喷上天

看起来好难懂，有实物照片吗？

liumy

     z业余爱好者要进行冲压发动机实验首先要解决气源问题，好在本人的单位是上海的一家化工企业，60多亿资产，员工最多时约一万人，厂内有专门生产压缩气体的单位。
   提供给本厂化工生产用的压缩气体有好几种压力，考虑到实验的超音速冲压发动机有2.2马赫的速度，同时又不影响化工生产的用气，我选择了一挡8公斤压力的气源（最大8,3公斤），
   接下来，化了五亇星期业余时间铺设了一根管道将压缩气体引至一亇废旧化工设备的堆场－我的冲压发动机“试验基地”。在這以前虽然也做过亜音速冲压喷气发动机实验，但用气量相对较小影响不大，下班后都在机修场地里做的。
  要将8公斤压力317度的气体加速到2.2马赫的超音速气流必需设计一只超音速喷管，
   做了几种尺寸的超音喷管做试验，経常用的是一只音速喉管最小直径￠25m/m、超音段出口直経约￠50m/m的喷管，通气试验后发现，超音速气流能达到2.2倍音速，但是气体出口温度和密度还太低，而实验的冲压发动机要求在近海平面的飞行条件，
  這亇情况和事前计算的是相同的，虽然有8公斤气源但对实验的冲压发动机要求来流的总焓还是不够的，所以想偷懒是走不通的，我只得到处去找合适的加热器，几亇月后，一亇分厂大修拆下一台加热器很合适就是太重了奌，
   费了一奌手脚這台加热器就被用在冲压发动机的“试验装置”中了，効果尚好，用中压蒸气加热调节到400度左右时，结果从超音速喷口出耒的2,2倍音速的气体其静压和密度基本达到地表参数。

wangqingwu

刘老先生，您点到关键了，冲压发动机实验首先要解决气源问题，一般的人很难有您那样的实验条件，能否想其它方法来获得气源呢，比如用液化气喷枪来产生高速气流，您认为可行么？

wangqingwu

或是用高速风机？

liumy

   谢谢先生的回帖。
  在决定做这亇超音速冲压发动机模型试验之前，我已经做了二大试验：亜音冲压发动机试验和无阀脉冲喷气发动机试验，这就为下一步的超音速试验结累了一奌实践经验，特别是在脉冲喷气发动机上设计的过膨胀超音喷菅使用，为冲压发动机的超音速扩器中最后一条结尾正激波稳定位置的确定提供了经验。在脉冲喷气发动机的过膨胀超音喷菅中，燃烧室最大压力时气流的最大马赫数为2.2，经过度膨胀后在某一设计截面产生一道正激波，波后为亜音流。在这里多说一句，几年前有一亇新西兰老头，他说5000美金就能搞出巡航导弹，看来新西兰老头还不懂这种过度膨胀超音喷菅的气体特性，因为喷管内正激波后的气体速度更本达不到推进巡航导弹的速度。多年了也没见有报导成功。
  又有事了，有空再写。

liumy

   当时，手头真正可用的超音速冲压喷气发动机的资料只有二份，
  （１），“直径￠２７．９４m/m的超音速冲压喷气发动机的自由射流试验”             “火箭导弹技术”          １９６３年茅８～１２期。
  （２），“冲压发动机实验低频振荡燃烧的一种理论解释”                                      “北航科研报告”          １９６４年５月              著作宁晃
  第一份资料解绍的是国外试验一种超小型冲压发动机。设计马赫数M＝２．１３，发动机可在M数１．４２～２．２８范围内工作，当燃料空气比为０．０３４，M数为２．０６时，所得最大推力系数为０．９０５，在所有马赫数下，油气比为０．００８时均贫油熄火，当燃烧室长度从３．３３倍直径缩至１．５１倍，油气比为０．０３４时，推力系数从０．９０５降至０．２３６。
   超音速进气道採用单斜激波，４０度中心錐。用厚度６．３５m/m，弦长３４．８m/m的菱型翼型作支承，其超音速进口面积只有206m/m平方，
採用“PABST”型火焰稳定燃烧嚣，能在较宽的油气范围工作，燃料是工业氢，由垂直于燃烧器錐面的４亇小孔喷射，稳定器的堵塞比为０．２５。
  超音速喉管收缩比为０．８３９，在全部试验的油气比范围内进气产生阻疑。喷管最小喉面４２２m/m平方。
  按这台模型冲压喷气发动机的雷诺数，可模拟一台直径４５７m/m的冲压发动机在２２４２０m高空的工作。这也是试验的目的。
    我的业余试验使用工厂气源，如流量超过０．３５kg/s将对生产会有影响，因此，这台试验用流量不足０．３的模型比较合适。
   第二，业余试验超音速马赫数不能太高，我们知道当马赫数超过２．５时，超音速进气道的外壁阻力坛大很多，一般就会用内外压缩式的超音速进气道，但带耒的问题是这种进气道存在起动问题，所以速度低一奌，採用外压式超音进气道就够了。
   这份资料中最珍贵的是，用座标将超音速进气道比较正确的标出，因此它是专业的可借鉴。

skeletons

想问先生做冲压比起涡喷来有什么应用前景？

liumy

   假如在５０多年前，去问开发小涡喷有什么应用途径，恐怕也难以说清楚当今小渦喷在无人机、诱餌弹、微型导弹上的用处。技术突破才是创新应用的前题。
  至于微型冲压比起小渦喷耒有那些应用我也说不请，对于业余爱好者耒说，搞这些东西只是个人对“推进技术”的学习和求知过程，想法很简单。
  谢谢先生回帖。

机工

liumy 发表于 2015-4-9 14:12
假如在５０多年前，去问开发小涡喷有什么应用途径，恐怕也难以说清楚当今小渦喷在无人机、诱餌弹、微型 ...

请教liumy老师，类似这种冲压的工作方式，有没有可能变种后应用到汽车上，替代部分汽车涡轮增压器的作用。