某超燃冲压发动机尾喷管的三维流场特性

王建明，齐晓航，栾思琦，王成军，陈宝岭

(1.沈阳航空航天大学航空发动机学院,辽宁省航空推进系统先进测试技术重点实验室,沈阳 110136;2.沈阳航天新乐有限责任公司,沈阳 110034)

超燃冲压发动机作为高超声速飞行器的动力装置，相比于传统的涡喷和涡扇发动机，它在高马赫数下能够拥有较大的推重比[1]。它的结构简单，由进气道、隔离段、燃烧室和尾喷管四部分构成，构型上采用飞行器机体一体化设计，将飞行器的下表面作为进气道和尾喷管的上壁面，以减少迎风面积和重量。超燃冲压发动机尾喷管是提供发动机推力的主要部件，它产生推力的原理是：燃烧室高温高压气体在喷管入口处膨胀加速，利用尾喷管上壁面作为外膨胀面以增大燃气的膨胀面积[2]，让出口处气流和进口处产生动量差，从而使发动机获得净推力。

影响超燃冲压发动机尾喷管性能的因素众多，对尾喷管性能影响规律的研究是近年来该领域的重要研究方向。Huang等[3]做了氢燃料超燃冲压发动机喷管的化学非平衡流动分析，方法是利用CHEMKIN软件对Hyshot型超燃冲压发动机不同工况下喷管内的化学非平衡现象进行了数值分析。通过对冻结流、平衡流和非平衡流三种化学状态的测试和比较，论证了化学反应对喷嘴流场的影响。结果表明：真实非平衡流模拟计算结果介于冻结流和平衡流两种极限情况之间，更接近于冻结流。在喷管入口燃气完全燃烧的情况下，自由基复合反应会释放出大量热量，这些热量主要用于提高气体温度，对推力作用很小。……