[发明专利]涡轮冲压组合发动机预冷热电转换及增推方法

说明书

涡轮冲压组合发动机预冷热电转换及增推方法，涉及组合发动机。利用冲压涡轮装置从冲压发动机进气道引入的气流做功而降温并引入涡轮发动机中实现冷却，温度传感器将压气机所处的环境温度反馈给控制器；控制器分别发送指令给电机调节引气和输气调节板的面积调节总流量、冷却气流量和进入冲压发动机中的气流量，流量计将冲压发动机进气道内排气口的气流量反馈给控制器，控制器在保证涡轮发动机冷却气流量满足要求的条件下发送指令增加进入冲压发动机的气流量；互补型发电系统由转子发动机和温差发电装置组成，利用在不同的气流流量时两者发电量的互补特性实现稳定的总发电量，产生的电能通过机载电源供给气流流量调节系统及其他机载设备。

技术领域

本发明涉及组合发动机，尤其是涉及涡轮冲压组合发动机预冷热电转换及增推方法。

背景技术

宽速域飞行器动力系统不仅要求自由进入临近空间的能力，而且要求高空高速巡航工作能力，同时临近空间飞行器动力系统应具备高性能、轻质量、高可靠、低成本、长航程、免助推、可重复使用、适应速度范围宽等其它特点。现有的航空发动机、火箭发动机以及冲压发动机由于自身技术原因，均难以满足上述要求。

通过组合现有成熟动力装置，实现飞行器宽速域自主飞行，是航空军事强国近年来研究的热点，也是我国空天研究领域重要的方向之一。涡轮基组合循环(Turbine BasedCombined Cycle,TBCC)由于它能作为战术导弹、巡航导弹、靶机、低成本高速飞行试验平台、轨道飞行器的第一级推进系统的动力装置，因此被广泛关注。近年来，国内创新提出了涡轮辅助火箭增强冲压组合循环发动机(Turbo-aided Rocket-augmented RamjetCombined Cycle Engine)概念方案，通过集成涡轮、火箭和冲压发动机，有机结合三种热力循环过程，形成高度一体化的吸气式组合循环发动机，为我国空天动力发展提供了新思路(刘建,侯金丽,张波,等.高超声速组合循环发动机综合热管理技术需求分析[C]//中国航天空天动力联合会议.2017.第1页)。三通道涡轮-双模态冲压-引射火箭冲压组合发动机将涡轮发动机的高比冲、双模态冲压发动机高马赫数和火箭发动机高推重比的优点汇集于一身，具有高效、技术难度适中、可重复使用等优点，是未来可应用于高动态临近空间飞行器，远程空射武器以及天地往返运载器的新型吸气式组合动力，是我国成为空天军事强国重要的突破性技术之一，具有重要军事需求和价值。

涡轮基组合循环仍处于研究阶段，尚有一些亟待解决的问题。其中，在涡轮冲压组合发动机处于从涡轮发动机工作模态向冲压发动机工作模态转换的双模态过渡阶段中，涡轮发动机进气道内的气流温度可能会超出压气机可承受温度范围，导致压气机损坏，进而减少涡轮发动机的使用寿命。第二，由于在飞行过程中机载电力能源的供应是由涡轮发动机的部分涡轮功转化而来的，当飞行器处于冲压发动机工作模态时，涡轮发动机不工作，此时机载电力能源的供应即成为了一个需要解决的问题。第三，在满足涡轮发动机的冷却效果的同时尽量提高冲压发动机的工作性能则是一个很有前景的想法。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中存在的上述问题，提供可实现高马赫数飞行时涡轮发动机进气道气流的预冷，向气流流量调节系统和其他机载设备输出稳定的电能以及在涡轮发动机冷却效果满足要求的条件下尽量提高冲压发动机推力等功能的涡轮冲压组合发动机预冷热电转换及增推方法。

本发明包括以下步骤：

1)利用冲压涡轮装置从冲压发动机进气道引入的气流做功而降温，再将降温后的空气引入涡轮发动机中实现冷却，涡轮发动机中的温度传感器将压气机所处的环境温度反馈给气流流量调节系统的控制器；