水冲压发动机进水管路系统设计与分析①

林明东，胡 凡，张为华，麻震宇

(国防科学技术大学航天与材料工程学院，长沙 410073)

0 引言

采用高金属含量固体燃料的水冲压发动机属于喷气式推进系统，具有能量密度大、结构简单、可靠性高等优点，是超空泡航行体的理想动力［1－3］。近年来，水冲压发动机的研究取得了显著进展，在其能量特性、燃烧机理、发动机构型设计等方面，进行了大量的理论与试验研究，取得了大量有意义的成果。然而，在冲压进水管路系统的研究尚十分缺乏［4－6］。

超空泡航行体在航行过程中，需由头部空化器摄水，经管路流动后注入燃烧室。因此，进水管路系设计将直接关系到发动机的工作性能，是水冲压发动机进行系统集成并走向实用化所亟需解决的关键技术。对于航速100 m/s左右的超空泡航行体而言，管路系统的进水口总压局限于一定范围，为满足发动机水下工作要求，应尽可能提高燃烧室压强，这使得进水管路系统的压降指标设计区间十分有限。缪万波等最早对进水管路的压降损失特征与流量系数进行了理论分析与数值仿真，得到了管路压降与来流总压及发动机燃烧室压强的定性关系，为水冲压发动机工作参数设计提供了依据［7］。

本文建立了超高速鱼雷冲压进水管路系统的设计方法与流程。考虑水冲压发动机进水方案特点，建立两级进水管路系统模型;基于水冲压发动机热力计算方法，建立水冲压发动机进水流量模型;基于试验抽样方法，对不同管路系统的压降特性进行对比分析。……