高超声速航空发动机强预冷技术研究

doi:10.7527/S1000-6893.2015.0144

流体力学与飞行力学

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高超声速航空发动机强预冷技术研究

邹正平^1,2, 刘火星^1,2, 唐海龙^1,2, 万敏^2,3, 王洪伟^1,2, 陈小龙^1,2, 陈懋章^1,2

1. 北京航空航天大学能源与动力工程学院航空发动机气动热力国家级重点实验室, 北京 100191;
2. 先进航空发动机协同创新中心, 北京 100191;
3. 北京航空航天大学机械工程及自动化学院, 北京 100191

收稿日期:2015-04-30 修回日期:2015-05-17 出版日期:2015-08-15 发布日期:2015-06-02
通讯作者: 陈懋章男, 教授, 院士, 博士生导师。《航空学报》第八届编委。主要研究方向: 新概念高超声速发动机技术, 叶轮机气体动力学。Tel: 010-82314180 E-mail: chenmz@buaa.edu.cn E-mail:chenmz@buaa.edu.cn
作者简介:邹正平男, 博士, 教授, 博士生导师。主要研究方向: 新概念高超声速发动机技术, 叶轮机气体动力学。Tel: 010-82339125 E-mail: zouzhengping@buaa.edu.cn;刘火星男, 博士, 研究员, 博士生导师。主要研究方向: 叶轮机气体动力学, 流动控制, 测试技术。Tel: 010-82316418 E-mail: liuhuoxing@buaa.edu.cn;唐海龙男, 博士, 教授, 博士生导师。主要研究方向: 航空推进系统总体性能。Tel: 010-82339392 E-mail: thl404@vip.sohu.net;万敏男, 博士, 教授, 博士生导师。主要研究方向: 新材料成形理论与技术, 先进成形工艺与装备技术, 飞机数字化制造技术与系统。Tel: 010-82338788 E-mail: mwan@buaa.edu.cn;王洪伟男, 博士, 讲师, 硕士生导师。主要研究方向: 叶轮机气体动力学, 叶轮机械实验, 叶轮机械流动控制。Tel: 010-82339827 E-mail: wanghw@buaa.edu.cn;陈小龙男, 工程师。主要研究方向: 叶轮机气体动力学, 叶轮机械实验, 叶轮机械流动控制。Tel: 010-82317414 E-mail: buaafdj@163.com

Precooling technology study of hypersonic aeroengine

ZOU Zhengping^1,2, LIU Huoxing^1,2, TANG Hailong^1,2, WAN Min^2,3, WANG Hongwei^1,2, CHEN Xiaolong^1,2, CHEN Maozhang^1,2

1. National Key Laboratory of Science and Technology on Aero-Engine Aero-thermodynamics, School of Energy and Power Engineering, Beihang University, Beijing 100191, China;
2. Collaborative Innovation Center of Advanced Aero-Engine, Beijing 100191, China;
3. School of Mechanical Engineering and Automation, Beihang University, Beijing 100191, China

Received:2015-04-30 Revised:2015-05-17 Online:2015-08-15 Published:2015-06-02
Contact: 10.7527/S1000-6893.2015.0144 E-mail:chenmz@buaa.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

高超声速飞行器动力是水平起降重复使用高超声速飞行器和单级入轨航天器能否成功的决定性因素,但目前仍面临许多问题,而强预冷是解决高超声速飞行器动力面临的问题的重要手段。本文对比分析了国外已有预冷发动机方案,并对其中优势最为明显的高超声速强预冷航空发动机的研究进展进行了总结。针对高超声速强预冷航空发动机中最为核心的紧凑快速强换热器,详细介绍了国内在其所涉及的微尺度流热耦合换热机理、流热耦合数值模拟、紧凑强换热器设计制造等方面的进展。国内外已有研究表明,强预冷高超声速航空发动机技术是一项具有非常巨大的潜在技术优势和前瞻性的共性技术,有望成为未来最适用的高超声速飞行器动力技术,值得引起关注并开展进一步的深入研究。

关键词: 高超声速, 强预冷, 航空发动机, 紧凑快速强换热器, 流热耦合

Abstract:

Hypersonic engine is a key component for hypersonic vehicle to achieve horizontal takeoff and landing, as well as the reusability, consequently, it reduces the launching costs greatly. So far, there are still many serious problems that the hypersonic engine has to face, while, precooling is considered to be an important technology which can solve some of them. This paper reviews and analyzes the existing precooling engines worldwide and summarizes the research progresses of a hypersonic precooling aeroengine, which is the most advanced project. The paper also introduces domestic research on the compact precooler, the core component of hypersonic precooling aeroengine, which includes the microscale conjugate heat transfer mechanism and simulation, as well as heat exchanger design and processing technology. All the researches indicate that the hypersonic precooling aeroengine is a generic technology with great potential advantages and perspectiveness, which is expected to be the most applicable hypersonic propulsion technology in the future. Evidently, it is worthy of attention and further study.

Key words: hypersonic, precooling, aeroengine, compact precooler, conjugate heat transfer

中图分类号:

V236

邹正平, 刘火星, 唐海龙, 万敏, 王洪伟, 陈小龙, 陈懋章. 高超声速航空发动机强预冷技术研究[J]. 航空学报, 2015, 36(8): 2544-2562.

ZOU Zhengping, LIU Huoxing, TANG Hailong, WAN Min, WANG Hongwei, CHEN Xiaolong, CHEN Maozhang. Precooling technology study of hypersonic aeroengine[J]. ACTA AERONAUTICAET ASTRONAUTICA SINICA, 2015, 36(8): 2544-2562.

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