几点认识
通过有序开展预冷却高速涡轮发动机技术的研究工作,日本在预冷却技术、可调进气道和喷管、核心机技术等方面均积累了大量地面试验和飞行试验数据,并成功进行了马赫数4的地面试验,在提高常规涡轮发动机马赫数方面走在了世界前列。总结JAXA在预冷却涡轮喷气发动机方面的研究进展,可以得出以下几点认识:1.预冷却技术是提升涡轮发动机工作马赫数的重要途径。
常规涡轮发动机由于受压气机进口温度和涡轮前温度的限制,飞行马赫数一般低于3。为了实现持续高超声速飞行和空天往返,都需要尽可能提高涡轮发动机的工作速度范围,以实现与冲压发动机和火箭发动机等其他动力形式的有效组合。目前高速涡轮发动机发展的技术途径有两种,一种是通过变循环方式来提高涡轮发动机马赫数,之后与冲压发动机组成串联式涡轮基组合动力;而另一种是采用预冷却技术扩大常规涡轮发动机马赫数及工作包线,构成预冷却高速涡轮发动机。两相比较,前者压气机出口温度高而燃油当量比较低,在比冲方面具有优势;后者则结构简单,省去了模态转换带来的进气道启动等问题,而且采用预冷却技术增加了空气流量,在推力方面具有优势。日本在高速涡轮发动机技术的发展过程中,对变循环技术和预冷却技术都进行了探索,最终选择了预冷却技术继续发展,并在构型上简化为预冷却涡轮喷气发动机,没有与冲压发动机进行组合。近期该项目的试验成功表明,预冷却涡轮喷气发动机能够显著提高涡轮发动机马赫数,是非常值得探索的高速涡轮发动机形式。
2.轻质高效的预冷却器是预冷却高速涡轮发动机的关键技术