[发明专利]一种分段式超声速来流的预冷增压方法

权利要求书

1.一种分段式超声速来流的预冷增压方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

(1)超声速进气道内设置有预冷增压装置，超声速气流经超声速进气道预压缩，再通过预冷增压装置边预冷边增压；

(2)超声速气流通过预冷增压装置被冷却增压后流速会提高，但通过超声速进气道的激波系最终超声速气流会减速为亚声速气流；

(3)超声速进气道的尾部设置有压气机，亚声速气流输送至压气机继续压缩；

所述超声速进气道设置为分段式结构，气流经过超声速进气道的过程中，通过斜劈a控制斜激波使气流速度从M1减速至M2，通过预冷增压装置使气流加速至M3’，再通过斜劈b控制斜激波使气流速度从M3’减速至M4，并最终减速至马赫数小于1。

2.根据权利要求1所述一种分段式超声速来流的预冷增压方法，其特征在于，所述步骤(1)或步骤(2)中的超声速气流减速为亚声速气流前，超声速气流的全部或一部分流过预冷增压装置进行边预冷边增压。

3.根据权利要求1所述一种分段式超声速来流的预冷增压方法，其特征在于，所述步骤(1)或步骤(2)中的预冷增压装置设置为逆向冷却式结构，即冷却剂的流动方向与空气流动方向是相反的或二者之间呈一定角度。

4.根据权利要求1所述一种分段式超声速来流的预冷增压方法，其特征在于，所述步骤(1)或步骤(2)中预冷增压装置内的冷却剂采用氢或煤油、甲烷碳氢燃料中的任意一种。

5.根据权利要求1所述一种分段式超声速来流的预冷增压方法，其特征在于，所述预冷增压装置下游还设置有亚声速预冷器，超声速气流减速为亚声速气流后，通过亚声速预冷器对亚声速气流进一步预冷。

6.根据权利要求5所述一种分段式超声速来流的预冷增压方法，其特征在于，所述预冷增压装置和亚声速预冷器通过一体化设计为一个装置。

7.根据权利要求1所述一种分段式超声速来流的预冷增压方法，其特征在于，所述步骤(1)-步骤(3)中的超声速进气道的最大理论总压恢复系数的计算公式为：

其中，γ为气体比热比，M为马赫数，p₀为总压，p₀^*代表马赫数为1处的总压值。

8.根据权利要求1-7任意一项所述一种分段式超声速来流的预冷增压方法，其特征在于，所述预冷增压装置包括空气腔、耐压冷却管路系统、冷却剂供应系统，超声速气流通过空气腔进行流通，耐压冷却管路系统包括多根耐压冷却管路，耐压冷却管路嵌设在空气腔内部，冷却剂供应系统包括储罐、冷却剂、增压泵，冷却剂储存在储罐内，储罐通过增压泵和耐压冷却管路连通，冷却剂供应系统将增压后的冷却剂按照不同工况下的冷却剂设计流量，输送至耐压冷却管路，冷却剂通过流经耐压冷却管路系统，对充斥于空气腔内的高速流动的来流空气进行冷却，最终流出预冷增压装置。

9.根据权利要求8所述一种分段式超声速来流的预冷增压方法，其特征在于，所述冷却剂与超声速气流不直接接触，二者之间通过耐压冷却管路系统的耐压冷却管路外壁面发生热交换。