涡轮基组合动力与火箭的耦合特性分析及匹配优化设计

• 作者: 郭峰 朱剑锋 尤延铖 邢菲
• 来源期刊: 航空学报
• 关键词: 涡轮基组合动力 火箭 飞行器 高超声速 高斯伪谱
• 年，卷（期）: 2021,（7）
• 所属期刊栏目: 流体力学与飞行力学|Fluid Mechanics and Flight Mechanics
• 页码范围: 288-300
• 页数: 13页
• 分类号: V236
• 语种: 中文

摘要

基于高斯伪谱航迹优化方法,建立了"火箭辅助型涡轮基组合动力"的飞行器/推进系统匹配分析方法,针对地面水平起降、以马赫数5巡航的高超声速飞行器,以巡航航程最远为目标,完成了涡轮基组合动力(TBCC)与火箭的耦合特性分析及匹配优化设计.研究结果表明:对于可行的TBCC方案(起飞推重比为1.0),引入合适推力的火箭有助于提升加速爬升段的总效率并降低质量消耗,且对巡航航程有着一定的提升(4％起飞重量推力火箭可增加航程0.97％);对于不可行的TBCC方案(起飞推重比为0.8),引入火箭不仅可实现推进系统方案的收敛,且其巡航航程相比可行的TB-CC方案最多可增加7.9％.考虑到TBCC较大的"死重"和较低的单位迎面推力对巡航性能的不利影响,结构质量占比为25％的巡航型飞行器建议采用"13％起飞重量推力火箭辅助起飞推重比为0.7的TBCC"推进系统.相比之下,结构质量占比为55％的加速型飞行器建议采用"5％起飞重量推力火箭辅助起飞推重比为0.98的TBCC"推进系统.