超燃沖壓發(fā)動機的分類

經(jīng)過多年的發(fā)展，國外已研究設(shè)計過多種超燃沖壓發(fā)動機的方案。主要包括普通超燃沖壓發(fā)動機、亞燃/超燃雙模態(tài)沖壓發(fā)動機、亞燃/超燃雙燃燒室沖壓發(fā)動機、吸氣式預(yù)燃室超燃沖壓發(fā)動機、引射超燃沖壓發(fā)動機、整體式火箭液體超燃沖壓發(fā)動機、固體雙模態(tài)沖壓發(fā)動機和超燃組合發(fā)動機等。其中，雙模態(tài)沖壓發(fā)動機和雙燃燒室沖壓發(fā)動機是研究最多的兩種類型。

1、雙模態(tài)沖壓

亞燃/超燃雙模態(tài)沖壓發(fā)動機是指發(fā)動機可以亞燃和超燃沖壓兩種模式工作的發(fā)動機。當(dāng)發(fā)動機的飛行M數(shù)低于6時，在超燃沖壓發(fā)動機的進氣道內(nèi)產(chǎn)生正激波，實現(xiàn)亞聲速燃燒；當(dāng)M數(shù)大于6時，實現(xiàn)超聲速燃燒，使超燃沖壓發(fā)動機的M數(shù)下限降到3，擴展了超燃沖壓發(fā)動機的工作范圍。美國、俄羅斯都研究了這種類型的發(fā)動機，俄羅斯多次飛行試驗的超燃沖壓發(fā)動機就是這種類型的發(fā)動機。NASA即將進行飛行試驗的也是這種類型的發(fā)動機。這種超燃沖壓發(fā)動機可用于高超聲速的巡航導(dǎo)彈、無人駕駛飛機和有人駕駛飛機。

2、雙燃燒室沖壓

對于采用碳氫燃料的超燃沖壓發(fā)動機來說，當(dāng)發(fā)動機在M3~4.5范圍工作時，會發(fā)生燃料不易著火的問題，為解決這一問題。人們提出了亞燃/超燃雙燃燒室沖壓發(fā)動機概念。這種發(fā)動機的進氣道分為兩部分：一部分引導(dǎo)部分來流進入亞聲速燃燒室，另一部分引導(dǎo)其余來流進入超聲速燃燒室。突擴的亞聲速燃燒室起超燃燃燒室點火源的作用，使低M數(shù)下，燃料的熱量得以有效釋放。由于亞燃預(yù)燃室以富油方式工作，不存在亞燃沖壓在貧油條件下的燃燒室-進氣道不穩(wěn)定性。這種方案技術(shù)風(fēng)險小，發(fā)展費用較低，較適合巡航導(dǎo)彈這樣的一次性使用的飛行器。掌握該技術(shù)的主要是美國霍布金斯大學(xué)的應(yīng)用物理實驗室。

3、超燃組合

盡管超燃沖壓發(fā)動機有許多優(yōu)勢，是高超聲速飛行器的最佳吸氣式動力，但它不能獨立完成從起飛到高超聲速飛行的全過程，因此人們提出了組合式動力的概念。早在50年代對超燃沖壓概念進行論證時，人們就提出了以超燃沖壓為主的組合式動力的方案，這種方案的M數(shù)范圍是0~15甚至25。用于可在地面起降的有人駕駛空天飛機。已經(jīng)研究過的組合式超燃沖壓發(fā)動機類型很多，包括渦輪/亞燃/超燃沖壓、火箭/超燃沖壓等。這種發(fā)動機將成為21世紀從地面起降的空天飛機的動力。