2023年4月Apr.,2023第39卷第2期Vol.39,No.2滨州学院学报JournalofBinzhouUniversity【航空科学与工程研究】超高压驱动系统气动特性分析陈魁炬1,徐让书1,徐龙彳，杨庆1(1.沈阳航空航天大学航空发动机学院，辽宁沈阳H0136；2.中国石油集团济柴动力有限公司，山东济南250300)摘要：超高压工况下，气动特性分析需考虑真实气体效应。针对超高压驱动系统的气动参数计算问题，提出一种以质量方程和能量方程为基础，联立实际气体状态方程的超高压气动特性分析方法。引入喷管背压和元件传热等边界条件，以及初始热力状态条件，再结合活塞阀门控制规律等，建立了超高压驱动系统气动特性分析模型。对长行程活塞式超高压驱动系统在基准条件下进行气动参数计算，通过对运行特性进行评估，得到的计算结果满足设计指标。关键词：高超声速；风洞；真实气体效应；理想气体；状态方程中图分类号:V211.3文献标识码：ADOI：10.13486力.cnki.1673-2618.2023.02.001高超声速飞行器凭借其飞行速度快、侦查难度大、突防能力强的特点成为近年各大国之间军事研究竞争的主战场但真实气体效应的存在使得高超声速气流呈现更为复杂的流动现象。为对真实气体效应进行充分了解和认识，国内外开展了大量研究⑷，研究的主要方法为地面实验和数值模拟⑷。地面实验指通过搭建高超声速风洞实验平台，模拟完全真实的飞行情况，准确提供高温气体流动状态。在搭建的实验平台中，超高压驱动系统用于向高超声速风洞提供一定流量的超高压气体介质,也称高超声速气流。通过参考美国NASA的高超声速风洞、俄罗斯AT-303高超声速风洞灼，以及RDHWT/MARIAH第II阶段计划中等尺度高超声速风洞的超高压驱动系统⑷的设计资料可知，该系统主要由驱动增压系统、管道、加热器、阀门等部分组成。常用的超高压实现方式有压缩机组+储气罐群方式和长行程活塞驱动方式。根据空气或氮气的实际气体性质计算得到的结果，马赫数达到8~15的高超声速气流，其压力比高达6X1(/〜1.4X10。，气流总压达80〜250MPa,总温3000-5000K,此时对应喷管喉道内的压力和温度也将达到40〜130MPa和2600〜4350K。超高压下介质的热力学状态远远偏离理想气体，热力学参数与量热完全气体显著偏离，具有明显的实际气体特征。在喷管喉道状态下的压缩性因子可达1.1-1.2,而在驱动增压系统侧则高达3〜4,且输运物性参数与热力学状态参数之间有复杂的函数关系。数值模拟是借助计算机对高超声速飞行器的飞行工况进行模拟仿真。由于缺乏高效计算手段，早...
