"佩刀"（SABRE）發(fā)動機結(jié)合了渦輪發(fā)動機、火箭發(fā)動機和沖壓發(fā)動機的特點,是一款創(chuàng)新性的協(xié)同吸氣式火箭發(fā)動機。通過回顧艾倫·邦德在"佩刀"發(fā)動機研發(fā)中發(fā)揮的作用,介紹了"佩刀"發(fā)動機組成和采用的新技術,分析了吸氣式和火箭式兩種工作模態(tài)及相應工作原理,展望了"佩刀"發(fā)動機廣泛的應用前景。 

【文章來源】：科技導報. 2020,38(12)北大核心CSCD

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【部分圖文】：

液化空氣循環(huán)發(fā)動機（LACE）結(jié)構(gòu)示意

艾倫·邦德認為可以通過減少冷卻空氣的氫量以提高發(fā)動機效率，還提出需研制更輕質(zhì)、更有效的熱交換器。當時影響熱交換器效率的最大問題是結(jié)霜問題，羅爾斯-羅伊斯公司依據(jù)艾倫·邦德的想法進行了試驗，證實可成功解決結(jié)霜問題使得熱交換器更為有效。液化空氣循環(huán)中冷卻用液氫比燃燒所需的氫燃料多，若將這些多余的氫通入燃燒室進行燃燒會降低燃燒效率，故艾倫·邦德提議將經(jīng)過熱交換器后的氫排放掉，提高燃燒室的燃燒效率。隨著研究的逐步深入，艾倫·邦德發(fā)現(xiàn)如增加一個溢流系統(tǒng)，將多余的空氣通過噴管排出，可補充部分推力，還可在溢流涵道出口處加裝燃燒室，構(gòu)成簡單的沖壓發(fā)動機結(jié)構(gòu)，利用排放的氫作為燃料，提高燃料利用率并能增加發(fā)動機推力，使發(fā)動機的性能提高。采用這種新型循環(huán)的發(fā)動機叫做RB545“燕子”吸氣式火箭發(fā)動機，其循環(huán)模式如圖2所示[4]。最初在英國政府的支持下，羅爾斯-羅伊斯公司和英國宇航公司共同投資，合作開展HOTOL空天飛機及RB545發(fā)動機的研制。但最終由于國際形勢的變化和英國政府中斷投資，1988年，HOTOL計劃被迫終止。

1989年，艾倫·邦德（圖3，左一）不甘于HOTOL計劃的夭折，與2名火箭工程師理查德·瓦威爾、約翰·斯科特一同成立了REL，并自籌資金繼續(xù)對HOTOL計劃中的技術問題進行攻關研究�！芭宓丁卑l(fā)動機由此誕生�！芭宓丁卑l(fā)動機（圖4）分成核心機和機艙兩部分。核心機由2個獨立的火箭發(fā)動機和1個空氣供應系統(tǒng)組成。機艙由1個進氣道、多個外涵沖壓燃燒室組成。“佩刀”發(fā)動機以氫氧火箭發(fā)動機為核心，利用了航空燃氣渦輪發(fā)動機的進氣道和壓氣機技術、亞燃沖壓發(fā)動機技術以及閉式氦氣布雷頓循環(huán)技術，是4種技術的有機結(jié)合。為提高發(fā)動機效率，“佩刀”發(fā)動機在原RB545發(fā)動機循環(huán)中引入了第三流體循環(huán)——氦循環(huán)，利用液氫冷卻氦氣，再利用低溫氦冷卻來流[4]。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]SABRE吸氣模式熱力循環(huán)及預冷器性能分析[J]. 楊新壘,聶萬勝,劉曉慧.  戰(zhàn)術導彈技術. 2018(01)
[2]SABRE發(fā)動機吸氣模式下氦氣閉式循環(huán)特性分析[J]. 張志剛,陳靜敏,李志永,段晰懷,鄭日恒.  戰(zhàn)術導彈技術. 2016(02)
[3]英國“云霄塔”空天飛機的最新進展[J]. 康開華.  國際太空. 2014(07)
[4]云霄塔空天飛機的最終試驗前景未卜[J]. 周軍,邢婭.  飛航導彈. 2014(01)
[5]SKYLON飛行器與SABRE發(fā)動機研究[J]. 牛文,李文杰.  飛航導彈. 2013(03)



本文編號：3550495