【技术实现步骤摘要】
本申请涉及冲压发动机，特别是涉及一种固体组合冲压发动机性能评估方法及装置。
技术介绍
1、冲压发动机是一种依靠高速迎面空气流的增速减压作用进行工作的空气喷气发动机，相比传统发动机，冲压发动机具有结构简单、可靠性高和启动时间短的特点。它利用固体燃料在燃气发生器内自维持燃烧，产生高焓富燃燃气以声速或超声速喷射进入燃烧室与经过高超声速进气道和隔离段压缩的超声速来流进行掺混燃烧，通过尾喷管排出，产生巨大的推力。
2、现有的固体火箭冲压发动机一般通过绝热层进行被动防护，但在补燃室内部的富氧环境中，绝热层的烧蚀氧化比较严重，同时，传统的绝热材料不能为发动机性能提供有效帮助，针对这种问题，提出了在传统绝热层的基础上浇注固体燃料，通过固体燃料和传统绝热层的结合的方式来提高固体火箭冲压发动机的性能。当固体燃料燃烧时，补燃室截面变化，会对补燃室出口参数产生一定影响。
3、现有的对固体式冲压发动机性能的计算分为两种，一种是固体火箭冲压发动机的性能计算，这种计算方法虽然可以计算出发动机性能，但都是对于补燃室截面不变，因此没有考虑绝热层变截面和补燃室固体燃料加质的问题，不能更好的反应其性能；另一种是固体燃料冲压发动机的性能计算方法，虽然使用一维离散方法考虑燃烧室壁面变化对燃烧室燃烧性能的影响，但没有对考虑富燃燃气流带来的性能变化，并且其对燃面退移率的获得使用理论分析的方法，作出了许多与实际不符的假设，使得准确性偏低。
4、因此，针对上述提出的冲压发动机结构，没有有效的方式进行性能评估研究。
1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种考虑补燃室截面变化及补燃室热解加质等因素对冲压发动机性能影响的固体组合冲压发动机性能评估方法及装置。
2、一种固体组合冲压发动机性能评估方法，所述方法包括：
3、获取飞行状态、马赫数、第一补燃室静压、空燃比及富燃燃气参数；
4、基于所述飞行状态与所述马赫数得到进气道入口参数及出口参数；
5、基于所述空燃比和所述入口参数得到富燃燃气流量；
6、考虑富燃燃气燃烧过程中补燃室内部截面面积变化，并基于所述进气道入口参数及第一补燃室静压得到燃面退移率及补燃室固体燃料流量；
7、基于所述出口参数、所述燃面退移率、所述补燃室固体燃料流量及所述富燃燃气参数得到补燃室出口总温、出口总压及第二补燃室静压；
8、判断所述第一补燃室静压与所述第二补燃室静压的误差值是否小于或等于精度值，若是，则计算喷管出口参数；
9、根据所述喷管出口参数，得到发动机的输出性能。
10、其中一个实施例中，基于所述飞行状态与所述马赫数得到进气道入口参数及出口参数，包括：
11、基于所述马赫数及进气道结构参数得到进气道总压恢复系数；并基于进气道外部型面几何关系和斜激波理论得到进气道理论流量系数；
12、根据所述飞行状态、所述马赫数、所述进气道总压恢复系数及所述进气道理论流量系数得到进气道入口参数及出口参数。
13、其中一个实施例中，根据所述飞行状态、所述马赫数、所述进气道总压恢复系数及所述进气道理论流量系数得到进气道入口参数及出口参数，包括：
14、所述入口参数及所述出口参数的计算表达式为：
15、；
16、；
17、式中，表示空气比热比；表示马赫数；表示来流总压；表示来流空气静压；表示来流总温；表示出口总温；表示出口总压；表示空气流量；表示来流空气密度；表示当地声速；表示进气道进口捕获面积；表示进气道理论流量系数；表示进气道总压恢复系数。
18、其中一个实施例中，基于所述空燃比和所述入口参数得到富燃燃气流量，所述富燃燃气流量表达式为：
19、；
20、式中，表示空燃比，为常数；表示空气流量；表示富燃燃气流量。
21、其中一个实施例中，考虑富燃燃气燃烧过程中补燃室内部截面面积变化，并基于所述进气道入口参数及第一补燃室静压得到燃面退移率，包括：
22、富燃燃气在补燃室二次燃烧时，由于补燃室内部截面变化以及固体燃料加质，考虑富燃燃气燃烧过程中补燃室内部截面面积变化，引入燃面退移率。
23、基于所述进气道入口参数及第一补燃室静压计算燃面退移率，表达式为：
24、；
25、；
26、式中，为常数，为入口空气质量通量，为初始补燃室截面面积，为补燃室初始直径，为入口空气温度，表示补燃室静压，，，和分别为不同影响参数的幂指数；表示空气流量。
27、其中一个实施例中，基于所述出口参数、所述燃面退移率、所述补燃室固体燃料流量及所述富燃燃气参数得到补燃室出口总温、出口总压及第二补燃室静压，计算表达式为：
28、；
29、式中，表示截面直径变化量；表示固体燃料密度；表示补燃室实时直径；表示药柱的长度；表示固体燃料添加到补燃室额流量；表示补燃室截面面积；表示补燃室出口气体的定压比热容；表示进气道出口气体的定压比热容；表示燃气发生器出口富燃燃气的定压比热容；表示二次燃烧热值；表示燃气总温；表示补燃室壁面固体燃料的燃烧热值；表示补燃室出口总温；表示补燃室出口流量；表示补燃室出口总压；表示补燃室出口特征速度；表示补燃室燃气质量增加系数；表示冲压喷管喉径；表示喷管收缩段总压恢复系数；表示补燃室气体比热比；表示补燃室气动系数；表示补燃室出口流量函数；表示补燃室出口静压与总压之比；表示第二补燃室静压。
30、其中一个实施例中，判断所述第一补燃室静压与所述第二补燃室静压的误差值是否小于或等于精度值，判断表达式为：
31、；
32、式中，表示精度值；
33、若所述第一补燃室静压与所述第二补燃室静压的误差值大于所述精度值，则调整补燃室静压，重新计算燃面退移率；
34、若所述第一补燃室静压与所述第二补燃室静压的误差值小于或等于精度值，则计算喷管出口参数。
35、其中一个实施例中，所述补燃室静压的调整方式表示为：
36、。
37、其中一个实施例中，根据所述喷管出口参数，得到发动机的输出性能，所述发动机的输出性能包括：
38、；
39、式中，表示飞行动压；表示空气密度；表示空气比热比；表示空气静压；表示马赫数；表示发动机理论推力；表示补燃室综合参数；表示气动函数；表示喷管出口截面积；表示发动机实际推力；表示进气道阻力；表示发动机有效推力系数；表示发动机比冲；表示进气道进口捕获面积；表示发动机最大截面面积。
40、一种固体组合冲压发动机性能评估装置，所述装置包括：
41、数据获取模块，用于获取飞行状态、马赫数、第一补燃室静压及空燃比；
42、参数计算模块，基于所述飞行状态与所述马赫数得到进气道入口参数及出口参数；基于所述空燃比和所述入口参数得到富燃燃气流量，并基于所述富本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种固体组合冲压发动机性能评估方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的固体组合冲压发动机性能评估方法，其特征在于，基于所述飞行状态与所述马赫数得到进气道入口参数及出口参数，包括：
3.根据权利要求2所述的固体组合冲压发动机性能评估方法，其特征在于，根据所述飞行状态、所述马赫数、所述进气道总压恢复系数及所述进气道理论流量系数得到进气道入口参数及出口参数，包括：
4.根据权利要求1至3任一项所述的固体组合冲压发动机性能评估方法，其特征在于，基于所述空燃比和所述入口参数得到富燃燃气流量，所述富燃燃气流量表达式为：
5.根据权利要求4所述的固体组合冲压发动机性能评估方法，其特征在于，考虑富燃燃气燃烧过程中补燃室内部截面面积变化，并基于所述进气道入口参数及第一补燃室静压得到燃面退移率，包括：
6.根据权利要求5所述的固体组合冲压发动机性能评估方法，其特征在于，基于所述出口参数、所述燃面退移率、所述补燃室固体燃料流量及所述富燃燃气参数得到补燃室出口总温、出口总压及第二补燃室静压，计算表达式为：
7.
8.根据权利要求7所述的固体组合冲压发动机性能评估方法，其特征在于，所述补燃室静压的调整方式表示为：
9.根据权利要求8所述的固体组合冲压发动机性能评估方法，其特征在于，根据所述喷管出口参数，得到发动机的输出性能，所述发动机的输出性能包括：
10.一种固体组合冲压发动机性能评估装置，其特征在于，所述装置包括：
...【技术特征摘要】
1.一种固体组合冲压发动机性能评估方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的固体组合冲压发动机性能评估方法，其特征在于，基于所述飞行状态与所述马赫数得到进气道入口参数及出口参数，包括：
3.根据权利要求2所述的固体组合冲压发动机性能评估方法，其特征在于，根据所述飞行状态、所述马赫数、所述进气道总压恢复系数及所述进气道理论流量系数得到进气道入口参数及出口参数，包括：
4.根据权利要求1至3任一项所述的固体组合冲压发动机性能评估方法，其特征在于，基于所述空燃比和所述入口参数得到富燃燃气流量，所述富燃燃气流量表达式为：
5.根据权利要求4所述的固体组合冲压发动机性能评估方法，其特征在于，考虑富燃燃气燃烧过程中补燃室内部截面面积变化，并基于所述进气道入口参数及第一补燃室静压得到燃面...
【专利技术属性】
技术研发人员：丰志伟，杨振科，陈青全，黄浩，杨涛，张青斌，高庆玉，葛健全，李润琪，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：
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