高超聲速推進(jìn)技術(shù)在軍事打擊、空天運輸、空間開發(fā)等領(lǐng)域均有很強的應(yīng)用價值,其相關(guān)技術(shù)在國防軍事領(lǐng)域有著不可替代的地位。組合式推進(jìn)系統(tǒng)由于工作包線寬廣、應(yīng)用價值高、可地面自起動等優(yōu)點,作為最有希望的雙級入軌第一級運載器受到美國、日本、德國、俄羅斯等多個軍事強國的關(guān)注,各國均對該領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)開展了的探索與研究,其中部分國家已經(jīng)開展了試驗研究。就目前的研究進(jìn)展來看,組合發(fā)動機推進(jìn)技術(shù)還存在許多技術(shù)難題亟待攻關(guān),其中非常重要的是組合發(fā)動機控制問題,本文針對組合發(fā)動機在安全邊界探究與控制方面面臨的挑戰(zhàn),對關(guān)鍵技術(shù)開展了研究。首先,開展了TBCC組合發(fā)動機建模研究。通過部件級建模方法對外并聯(lián)式組合進(jìn)氣道、渦輪發(fā)動機、沖壓發(fā)動機建立集中參數(shù)數(shù)學(xué)模型,進(jìn)而集成為TBCC組合發(fā)動機數(shù)學(xué)模型,通過定義安全裕度將安全特性引入模型當(dāng)中,并在Matlab\Simulink平臺上實現(xiàn)了計算模型搭建。該計算模型可以實現(xiàn)組合發(fā)動機渦輪模態(tài)、沖壓模態(tài)、模態(tài)轉(zhuǎn)換過程的仿真計算,分析不同模態(tài)下的發(fā)動機特性,為后續(xù)的控制研究提供參考。其次,分析了TBCC組合發(fā)動機的安全特性及安全特性下的調(diào)節(jié)規(guī)律。確定了描述安全邊界的可測量物... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：116 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

各類發(fā)動機的比沖隨馬赫數(shù)的變化

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文設(shè)計、控制系統(tǒng)設(shè)計等方面均取得了一定程度的突破，為后續(xù)的研究提供的寶貴的研究經(jīng)驗。緊接 NASP 計劃之后，美國在 1996 啟動了更加側(cè)重于尖端技術(shù)研究的 Hyper-X 計劃。在該高超聲速計劃下，一系列試驗飛行器先后被研制，其中產(chǎn)生比較大影響力的是 X-43A 和 X-43B 試驗飛行器，后續(xù)又研發(fā)了 X-43C 和X-43D[13-15]。X-43A 所搭載的推進(jìn)系統(tǒng)為超燃沖壓發(fā)動機，在研發(fā)期間進(jìn)行了兩次飛行試驗驗證該推進(jìn)系統(tǒng)的加速與巡航性能，其中在第二次飛行試驗中 X-43A 成功加速到了 Ma7.0，是當(dāng)時吸氣式發(fā)動機試驗可加速的最高飛行馬赫數(shù)；不同于X-43A 的單一發(fā)動機推進(jìn)系統(tǒng)，X-43B 試驗飛行器采用了組合發(fā)動機作為推進(jìn)系統(tǒng)，其創(chuàng)新性的采用了含有渦輪模態(tài)和沖壓模態(tài)的變循環(huán) TBCC 組合發(fā)動機，并驗證了組合發(fā)動機作為推進(jìn)裝置的可能性。

[13-15]。X-43A 所搭載的推進(jìn)系統(tǒng)為超燃沖壓發(fā)動機，在研發(fā)期間進(jìn)行驗驗證該推進(jìn)系統(tǒng)的加速與巡航性能，其中在第二次飛行試驗中 X到了 Ma7.0，是當(dāng)時吸氣式發(fā)動機試驗可加速的最高飛行馬赫數(shù)； 的單一發(fā)動機推進(jìn)系統(tǒng)，X-43B 試驗飛行器采用了組合發(fā)動機作為創(chuàng)新性的采用了含有渦輪模態(tài)和沖壓模態(tài)的變循環(huán) TBCC 組合發(fā)動組合發(fā)動機作為推進(jìn)裝置的可能性。(a)X-43A (b)X-43B圖 1-2 X-43 系列高超聲速飛行器概念圖

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]DARPA研發(fā)渦輪基沖壓組合發(fā)動機地面驗證項目[J]. 廖孟豪.  國際航空. 2017 (11)
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博士論文
[1]超燃沖壓發(fā)動機燃燒模態(tài)轉(zhuǎn)換及其控制方法研究[D]. 曹瑞峰.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
[2]考慮飛/推耦合特性的超燃沖壓發(fā)動機控制方法研究[D]. 姚照輝.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2010

碩士論文
[1]外并聯(lián)式TBCC組合發(fā)動機的建模與特性分析[D]. 尹朝林.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
[2]高超聲速飛行器飛行/推進(jìn)一體化建模與控制方法研究[D]. 張鯤鵬.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014
[3]TBCC發(fā)動機的建模與過渡段性能優(yōu)化[D]. 趙鈺琦.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014
[4]高超聲速飛行器飛推一體化氣動性能與優(yōu)化研究[D]. 桂豐.南京航空航天大學(xué) 2013
[5]TBCC推進(jìn)系統(tǒng)總體性能建模與工作特性分析[D]. 李龍.南京航空航天大學(xué) 2008



本文編號：3594910