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美国空军推进中等尺寸超燃冲压发动机地面试验设施改装工作
2014-10-09

    【据美国空军网站2014年8月25日报道】美国空军阿诺德工程发展综合体(AEDC)目前正在改装其“气动与推进试验台”(APTU),以为史上首次中等尺寸超燃冲压发动机直连式地面试验做好准备。据推进专业工程师霍斯特称,“APTU此前从未开展过这么大尺寸的超燃冲压发动机地面试验,其他设施也没有。”一旦改装工作完成,该试验台将能够支持美国空军研究实验室中等尺寸关键部件(MSCC)直连式试验项目。AEDC项目经理史密斯透露,即将测试的超燃冲压发动机的流量将是X-51A的10倍。史密斯表示,“MSCC项目旨在提升性能、可操作性和热管理,增强对基础原理的理解,并评估设计和分析工具。”

APTU的改装升级包括一台新的燃油加热器、三套直连式喷管以及APTU控制系统增强。新型燃油加热器可以实现自动温度控制,而不需要人工参与。加热器拥有12兆瓦的专用电力供应,表面温度测量也将得到增强。

试验分析工程师波士顿透露,在地面试验时,燃油加热器将主要用来模拟飞行器和发动机在燃油进入燃烧室之前的热载荷环境。老式加热器依靠手动控制来达到合适温度。新型控制系统将可以全自动地提供稳定和持续的热流。新控制系统将能够提供可循环的热流密度和温度、最小化启动时间和可选择的持续时间。

    在论证APTU新型直连式喷管需求时使用了多个CFD工具,同时检查了AEDC此前的高温喷管设计方案。MSCC试验项目将需要三套新的直连式喷管,该喷管带有进气畸变发生器,主要用于为隔离喉道直接提供气流,起到发动机进气道的效果。霍斯特表示,APTU很少用于直连式试验,一般都是开展自由射流试验。直连式试验对于MSCC项目而言是一种可以获取中等尺寸超燃冲压发动机基本原理的更加有效的方法。目前,AEDC的APTU工程团队已经完成了试运行开机,以校准检验APTU高压空气、异丁烷和液氧系统的计量管路等。

    APTU首席分析工程师加拉德博士解释道,因为试验中所有的来流气体都要进入超燃冲压发动机,因此必须测量计算来流总流量。可加热燃油系统将在开展特定的冷流和热流试验中被激活和校准。冷流试验用于检验阀门和控制系统,热流试验用于模拟MSCC试验所需的条件。

    AFRL在2003年启动了鲁棒超燃冲压发动机项目,旨在提升超燃冲压发动机推进系统在尺寸、可操作性和耐久性方面的能力。项目目的是指导Ma3.5-8的超燃冲压发动机推进系统关键技术研究。2011年,AFRL启动了MSCC项目,探索第一代中等尺寸超燃冲压发动机特性。(中国航空工业发展研究中心 廖孟豪)

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