[发明专利]一种固体燃料冲压发动机性能计算方法

说明书

本发明公开了一种固体燃料冲压发动机性能计算方法，属于发动机技术领域，根据发动机的飞行状态、来流条件、喷管的出口参数及装药燃烧室出口的总燃气流量，计算发动机的输出性能，即发动机的比冲和推力；本发明采用一维离散方法计算装药燃烧室内的固体燃料燃面退移规律，获取装药燃烧室内流动特性，且结合固冲发动机性能的零维算法，能够高效、准确预示SFRJ性能。

技术领域

本发明属于发动机技术领域，具体涉及一种固体燃料冲压发动机性能计算方法。

背景技术

固体燃料冲压发动机(简称SFRJ)具有高比冲、高可靠性、成本低廉及一定的自调节能力等优点，在炮弹增程中具有广泛的应用前景。SFRJ装药燃烧室中固体燃料的燃速不仅与固体燃料的配方、装药燃烧室结构尺寸有关，还受来流空气质量流率、来流总温、来流总压影响，以上多因素强烈耦合，导致SFRJ性能预示难度较大，SFRJ性能包括发动机的比冲和推力。

如图1所示，为计算SFRJ性能，可以根据流动状态将装药燃烧室分为回流区和湍流再发展区，并分别根据燃速公式及经验修正计算两个装药区域的平均燃速，得到总燃气流量。通过总燃气流量、来流条件及尺寸约束，进一步计算发动机性能。

分别计算回流区及湍流再发展区的平均燃速，通过平均燃速得到的燃气流量在发动机小范围工作时误差较小。但固体燃料冲压发动机往往在大空域、宽速域中工作，难以通过经验公式进行大范围修正，所以采用平均燃速的方法计算得到发动机的性能存在较大偏差。同时采用平均燃速算法，无法获得装药燃烧室的内型面变化，也无法得到装药燃烧室内流动特性，因此无法计算装药燃烧室流道拥塞的临界条件。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种固体燃料冲压发动机性能计算方法，采用一维离散方法计算装药燃烧室内的固体燃料燃面退移规律，获取装药燃烧室内流动特性，且结合固冲发动机性能的特征截面法，能够高效、准确预示SFRJ性能。

本发明是通过下述技术方案实现的：

一种固体燃料冲压发动机性能计算方法，具体步骤如下：

第一步，根据发动机的飞行状态及来流条件，计算发动机进气道的入口截面参数，入口截面参数包括：来流空气在A截面的静温、静压及马赫数；

第二步，根据来流条件和发动机进气道的入口截面参数，通过插值法计算发动机临界总压恢复系数和流量系数；

第三步，根据发动机进气道的入口截面面积和流量系数，计算发动机进气道的入口截面的空气流量；

第四步，设定初始超临界裕度值，根据该初始超临界裕度值、发动机临界总压恢复系数及发动机进气道的入口截面面积，计算发动机进气道的出口截面参数，所述进气道的出口截面参数包括：进气道出口的空气的总压、静压及马赫数；

第五步，根据发动机进气道的出口截面参数及装药燃烧室出口的几何尺寸，计算装药燃烧室的出口截面参数，所述装药燃烧室的出口截面参数包括：装药燃烧室出口的总温、总压及总燃气流量；

第六步，根据装药燃烧室出口的总燃气流量及发动机进气道的入口截面的空气流量，计算余气系数；

第七步，根据余气系数、装药燃烧室出口的总温和总压、补燃室的截面面积及已有的该固体燃料冲压发动机对应的燃烧模型，通过插值计算得到补燃室的出口截面的气动参数，所述气动参数包括：补燃室出口的静压、总温及马赫数；

第八步，根据补燃室的出口截面的气动参数、喷管的喉道面积及喷管收缩段总压恢复系数计算喷管的计算喉径；