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S-發動機結構圖。(資料圖) |
可變幾何尾噴管:採用複合材料,可通過調節噴管面積控制燃燒壓力。
總之,S-發動機的特點是採用單轉子渦輪噴氣發動機加裝預冷卻器和加力燃燒室,構成高速渦輪發動機,發動機只有單一流道,不需採用模態轉換可實現馬赫數5的飛行。
幾點認識
通過有序開展預冷卻高速渦輪發動機技術的研究工作,日本在預冷卻技術、可調進氣道和噴管、核心機技術等方面均積累了大量地面試驗和飛行試驗數據,並成功進行了馬赫數4的地面試驗,在提高常規渦輪發動機馬赫數方面走在了世界前列。總結JAXA在預冷卻渦輪噴氣發動機方面的研究進展,可以得出以下幾點認識:
1.預冷卻技術是提升渦輪發動機工作馬赫數的重要途徑
常規渦輪發動機由於受壓氣機進口溫度和渦輪前溫度的限制,飛行馬赫數一般低於3。為了實現持續高超聲速飛行和空天往返,都需要盡可能提高渦輪發動機的工作速度範圍,以實現與衝壓發動機和火箭發動機等其他動力形式的有效組合。目前高速渦輪發動機發展的技術途徑有兩種,一種是通過變循環方式來提高渦輪發動機馬赫數,之後與衝壓發動機組成串聯式渦輪基組合動力;而另一種是採用預冷卻技術擴大常規渦輪發動機馬赫數及工作包線,構成預冷卻高速渦輪發動機。兩相比較,前者壓氣機出口溫度高而燃油當量比較低,在比衝方面具有優勢;後者則結構簡單,省去了模態轉換帶來的進氣道啟動等問題,而且採用預冷卻技術增加了空氣流量,在推力方面具有優勢。日本在高速渦輪發動機技術的發展過程中,對變循環技術和預冷卻技術都進行了探索,最終選擇了預冷卻技術繼續發展,並在構型上簡化為預冷卻渦輪噴氣發動機,沒有與衝壓發動機進行組合。近期該項目的試驗成功表明,預冷卻渦輪噴氣發動機能夠顯著提高渦輪發動機馬赫數,是非常值得探索的高速渦輪發動機形式。
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