将空气冷却到180K,推力、比冲分别提高80%和25%,但是换热效率比设计值低15%-20%[14];Ⅱ型在Ⅰ型的基础上通过弯折管道减少了焊点,虽然其结构的可靠性得到了提升,但是换热效率没有明显改善[15];Ⅲ型使用更细的管道,排列更紧密,结构更加轻便紧凑,换热器的性能增强[16]。另外,在设计预冷器时还应考虑飞行马赫数的变化,以便能在换热效率和重量方面做出平衡;预冷器的压力损失不仅与管束有关,还与入口的突扩有关,进入管束的流体越均匀,压力损失越小[17]。图1-2?三种预冷却器模型换热器表面结冰会使表面热阻增大,降低换热效率,还会造成进气道堵塞,增大压力损失,因此降低预冷器表面结冰对整个预冷器乃至整个发动机的正常工作至关重要。为了解决这一问题,ISAS做了大量的试验,最后提出了一种比较有效地解决办法,即向进气道中的空气流中喷射一定量的比如甲醇一类的可压缩气体,挥发后的甲醇填充到冰晶的缝隙中,使冰层的厚度增加,厚度减小,导热率增大。研究结果表明:当每1kg来流空气中喷入8g甲醇时,换热器表面冰层厚度就会减小到原来的1/3。预冷器中的压力损失受冰层的影响很大,因而甲醇的喷入还能有效降低压力损失。甲醇的注入很好地改善了预冷器的综合性能,并且这种方法所需的添加剂剂量小,与空气中水蒸气含量相当,不会对发动机的整体性能造成很大影响,总而言之,该方法切实可行[18]。1.2.2美国的研究状况美国在预冷却技术领域主要致力于射流预冷却方案,-发动机概念,它的基本工作原理是:在常规的涡轮发动机的风扇/压气机前加装液体喷射装置,通过向进气道内喷射冷却剂,冷却剂的蒸发吸收了大量的热量,有效地降低了来流空气的温度,使得空气密度增大,进入发动机的空气流量增大,提高了飞行器的飞行马赫数上限[19]。-发动机的结构如图1-3所示。图1-3?-发动机结构简图研究表明,-发动机的理想冷却剂。但是当该发动机在
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