[发明专利]基于地面直连试验的冲压发动机及其燃烧室性能评估方法

权利要求书

1.基于地面直连试验的冲压发动机及其燃烧室性能评估方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，获取超燃冲压发动机在地面直连试验工况下试验台架推力-时间曲线、流量参数与压强参数；

所述流量参数包括发动机燃烧室入口截面气流的质量流量、发动机燃烧室燃气入口截面气流的质量流量，所述压强参数包括地面大气压强、发动机燃烧室入口截面与出口截面的静压；

步骤2，基于试验台架推力-时间曲线、流量参数与压强参数得到发动机燃烧室入口截面与出口截面的气流参数；

步骤3，基于试验台架推力-时间曲线、发动机燃烧室入口截面与出口截面的气流参数得到发动机燃烧室的性能评估参数；

步骤4，基于发动机燃烧室入口截面与出口截面的气流参数前后模拟延伸发动机的进气道和尾喷管，并通过进气道入口截面的气流参数与尾喷管出口截面的气流参数对发动机性能参数进行评估；

步骤1中，所述发动机燃烧室燃气入口截面气流的质量流量的获取过程为：

获取地面直连试验前超燃冲压发动机燃气发生器内固体推进剂药柱的质量m_int与地面直连试验后超燃冲压发动机燃气发生器内固体推进剂药柱的质量m_end，并得到地面直连试验前后燃气发生器内固体推进剂药柱的质量差Δm；

采用推进剂燃速公式对地面直连试验时间段内的燃气流量进行修正，得到发动机燃烧室燃气入口截面在地面直连试验的各个时刻气流初步的质量流量

式(1)中，a_s、n_s分别为推进剂燃速公式中的指前因子、压强指数，p_g为燃气发生器内部压强，ρ_s、A_s分别为推进剂的密度、端面面积；

其中，式(1)成立条件为推进剂点火后为恒定面积燃烧；

对式(1)进行积分得到地面直连试验前后超燃冲压发动机燃气发生器内固体推进剂药柱的理论消耗质量Δm_s：

式(2)中，t₁、t₂分别为地面直连试验的开始时刻、终止时刻；

基于质量差Δm与理论消耗质量Δm_s得到发动机燃烧室燃气入口截面气流的实际质量流量：

2.根据权利要求1所述基于地面直连试验的冲压发动机及其燃烧室性能评估方法，其特征在于，步骤2中，发动机燃烧室入口截面的气流参数包括总压、总温、马赫数、速度与静温，具体获取过程为：

h_a＝C_p,a·T_t,a＝C_p,b·T_t,b＝h_b (3)

式(3)中，h_a、h_b分别表示加热器燃烧室出口截面、发动机燃烧室入口截面的总焓，C_p,a、C_p,b分别表示加热器燃烧室出口截面、发动机燃烧室入口截面的定压比热，T_t,a、T_t,b分别表示加热器燃烧室出口截面、发动机燃烧室入口截面的总温；其中，式(3)成立条件为加热器燃烧室和加热器喷管均绝热；

式(4)中，为发动机燃烧室入口截面气流的质量流量，_Vb为发动机燃烧室入口截面的气流速度，ρ_b为发动机燃烧室入口截面的气流密度，A_b为发动机燃烧室入口截面的面积；

p_b＝ρ_bRT_b (5)

式(5)中，p_b为发动机燃烧室入口截面气流的静压，T_b为发动机燃烧室入口截面的静温，R为气体常数；

式(6)-(8)中，M_b为发动机燃烧室入口截面的马赫数，p_t,b为发动机燃烧室入口截面的总压，γ_b为发动机燃烧室入口截面的比热比；

联立式(3)-(8)即能得到发动机燃烧室入口截面的总压p_t,b、总温T_p,b、马赫数M_b、速度V_b与静温T_b。