作者:陈欢欢 来源:中国科学报 发布时间:2017/1/23 12:12:19
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高超声速推进:近空间巡天核心

 

2015年12月12日,临近空间科学与技术飞行试验平台在酒泉卫星发射中心成功进行了首发飞行试验。该平台飞行试验的成功,使其成为继美国和澳大利亚联合研制的HiFIRE后第二个低成本临近空间高超声速通用试飞平台。这为我国近空间基础科学问题研究提供飞行试验研究平台,大幅降低研制成本和风险、缩短研制周期。该平台项目受到国家自然科学基金委“近空间飞行器关键基础科学问题”重大研究计划的资助。

首先,项目组发展了高超声速进气道设计新方法,提出了曲面压缩概念,实现了由出气动口参数或压缩面气动参数要求的型面反设计,证明了曲面压缩的良好气动性能,提供了一种全新的设计方法;发展了密切曲面内锥乘波前体进气道一体化设计方法;实现了发动机异型流道结构的设计方法从无到有的跨越,为发动机进排气系统和燃烧室的耦合高效设计奠定了基础。

其次,探索超声速燃烧机理。项目组建立了我国首个碳氢燃料裂解—燃烧反应详细机理自动生成程序和热、动力学数据库,开发了我国第一套航空燃料燃烧机理自动生成软件,改变了我国燃烧仿真依赖于国外软件和反应机理的现状;建立了航空燃料高温热物性的系列在线测量新方法,为超燃冲压发动机主动冷却关键技术攻关奠定了基础;全面提升了我国在燃烧基础及应用研究方面的创新能力。

第三,探索超燃冲压发动机主动/被动热防护机理。项目组提出了超燃冲压发动机主动冷却的双压裂解新概念,克服了国内外流行的超临界主动冷却方法的缺点,大幅度提高了化学热沉,克服了高温高压裂解燃料结焦的瓶颈问题,2014年双压裂解冷却平板通过750℃长时间实验验证;制备出耐高温和抗烧蚀性能优异的C/SiC-M复合材料,明显提高了复合材料的力学性能以及抗烧蚀性能,显著提高了推力室的使用寿命和可靠性,成功支撑了空军某型导弹、快舟火箭、高空科学探测试验飞行器的飞行试验。

第四,探索了超声速气流中缓燃与爆震的传播、相互转化机理。项目组系统开展了超声速预混气中热射流起爆与传播过程的精细数值模拟与实验研究,阐明了超声速预混气热射流起爆机理与传播规律;揭示了超声速预混气的热射流起爆机理,获得了精细的三维爆震波结构,为发展超声速气流中的爆震理论奠定了基础。

第五,探索了超燃冲压发动机控制建模和控制方法。提出了基于确定学习理论的复杂流动动态模式的快速识别方法,可以对高超声速进气道的流动状态进行快速判断。

(陈欢欢)

《中国科学报》 (2017-01-23 第6版 基金)
 
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