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[其他主题] 我国某型高超声速飞行器,能在大气层内以5~20马赫飞行数小时

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hyperion 发表于 2019-5-30 06:12 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
supsauce 发表于 2019-5-29 14:22
SABRE是强制冷却,不靠燃料热容

啥叫不靠燃料热容?虽然有氦回路,不还是要液氢冷却空气的?冷却消耗流量远高于发动机消耗
supsauce 发表于 2019-5-30 08:07 | 显示全部楼层
hyperion 发表于 2019-5-30 06:12
啥叫不靠燃料热容?虽然有氦回路,不还是要液氢冷却空气的?冷却消耗流量远高于发动机消耗

谁家冰箱夏天就罢工的?还是冰箱必须泡在冰水里?
理论上强制冷却可以把气态氢加热到任意温度来冷却空气,只要你的压缩机够nb哪怕只有1kg氢也能液化无限量空气
hyperion 发表于 2019-5-30 09:28 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
supsauce 发表于 2019-5-30 08:07
谁家冰箱夏天就罢工的?还是冰箱必须泡在冰水里?
理论上强制冷却可以把气态氢加热到任意温度来冷却空气 ...

可惜所有文献都说SABRE在M5飞行时需要的氢远超过内涵道化学当量比。
还强制制冷,请问外源“电力”在哪里?
氦回路只能靠涡轮回收节省远不到一半的冷却消耗好不。
supsauce 发表于 2019-5-30 10:04 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
hyperion 发表于 2019-5-30 09:28
可惜所有文献都说SABRE在M5飞行时需要的氢远超过内涵道化学当量比。
还强制制冷,请问外源“电力”在哪 ...

所以冷却不了是怎么飞到M5的?预冷器靠预燃室带的和主泵并行,先看清楚设计再来说行不
hyperion 发表于 2019-5-30 10:52 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
supsauce 发表于 2019-5-30 10:04
所以冷却不了是怎么飞到M5的?预冷器靠预燃室带的和主泵并行,先看清楚设计再来说行不

靠液氢才能勉勉强强实现冷却,等于靠甲烷也同样行?
supsauce 发表于 2019-5-30 23:04 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
hyperion 发表于 2019-5-30 10:52
靠液氢才能勉勉强强实现冷却,等于靠甲烷也同样行?

波音的计划就是要用甲烷
降温靠做功,理论上你实现的够nb用常温燃料都无所谓
喵科动物 发表于 2019-6-6 01:37 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
hyperion 发表于 2019-5-27 12:32
保持流量大大高于化学当量比?那比冲还能看吗?M6超燃冲压的甲烷机也就1260s,要是严重过量冷却,那都不 ...

过量冷却的燃料进入冲压外涵道烧掉,比冲不低。严重过量冷却近似于整个发动机变成冲压模式。
hyperion 发表于 2019-6-7 05:20 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
喵科动物 发表于 2019-6-6 01:37
过量冷却的燃料进入冲压外涵道烧掉,比冲不低。严重过量冷却近似于整个发动机变成冲压模式。

可是看论文,外涵道推力比内涵道小多了。SABRE发动机进气道的总压恢复系数并不好,最高才到130kPa,可见外涵道不是好的冲压发动机。
hyperion 发表于 2019-6-7 05:23 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
喵科动物 发表于 2019-6-6 01:37
过量冷却的燃料进入冲压外涵道烧掉,比冲不低。严重过量冷却近似于整个发动机变成冲压模式。

而且你还要考虑这个问题。对液氢SABRE是两倍过量,低速涡喷与高速冲压之间的推力相差不是很大,但如果用甲烷的话,M5预冷空气到接近三相点就需要八倍过量了,不同速度下推力还能匹配吗?
喵科动物 发表于 2019-6-7 23:41 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
hyperion 发表于 2019-6-7 05:23
而且你还要考虑这个问题。对液氢SABRE是两倍过量,低速涡喷与高速冲压之间的推力相差不是很大,但如果用 ...

SABRE循环烧甲烷肯定有这个问题。
但预冷涡喷(涡扇)发动机只需要预冷到防止烧坏压气机的程度,所需预冷流量较小。
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supsauce 发表于 2019-6-8 07:20 | 显示全部楼层
hyperion 发表于 2019-6-7 05:23
而且你还要考虑这个问题。对液氢SABRE是两倍过量,低速涡喷与高速冲压之间的推力相差不是很大,但如果用 ...

SABRE不要冷却到三相点,要液化的是之前另外一个预冷项目

SABRE氦和液氢换热后还要带氢泵再降温
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oaki911 发表于 2019-6-8 09:30 | 显示全部楼层
supsauce 发表于 2019-6-8 07:20
SABRE不要冷却到三相点,要液化的是之前另外一个预冷项目

SABRE氦和液氢换热后还要带氢泵再降温

牛!!!!
hyperion 发表于 2019-6-8 11:08 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
supsauce 发表于 2019-6-8 07:20
SABRE不要冷却到三相点,要液化的是之前另外一个预冷项目

SABRE氦和液氢换热后还要带氢泵再降温

是接近,SABRE不是要冷却空气到110K吗?
hyperion 发表于 2019-6-8 12:10 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
喵科动物 发表于 2019-6-7 23:41
SABRE循环烧甲烷肯定有这个问题。
但预冷涡喷(涡扇)发动机只需要预冷到防止烧坏压气机的程度,所需预冷 ...


按照压气机入口最高623K计算,甲烷预冷是没法在M5保持这个温度限制的。按照SABRE的流量倍率算,也就能支持到M3.7。但如果SABRE像四版一样提高预冷温度,那么就有望在更高速度下运行了。单看压气机入口温度限制623K的话,速度是不受冷却剂流量比限制的。
喵科动物 发表于 2019-6-12 12:17 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
hyperion 发表于 2019-6-8 12:10
按照压气机入口最高623K计算,甲烷预冷是没法在M5保持这个温度限制的。按照SABRE的流量倍率算,也就能 ...


压气机入口温度和流量倍率偏保守了,黑鸟没有预冷都能到M3.5,此时压气机近似处于风车空转状态流量很小。

另外这不是SABRE了,甚至不是SABRE低配版Scimitar,就是甲烷版黑鸟。
halohpo 发表于 2019-10-28 11:49 | 显示全部楼层
supsauce 发表于 2019-6-8 07:20
SABRE不要冷却到三相点,要液化的是之前另外一个预冷项目

SABRE氦和液氢换热后还要带氢泵再降温

抱歉有点挖坟,但热氦气和液氢换热后并未进一步降温,而是进入减压器重新进入下一次循环。减压器后面连接的是氢气涡轮带动的的氦回路循环器。
supsauce 发表于 2019-10-28 12:02 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
halohpo 发表于 2019-10-28 11:49
抱歉有点挖坟,但热氦气和液氢换热后并未进一步降温,而是进入减压器重新进入下一次循环。减压器后面连接 ...

我看示意图上氢气泵是要热氦气推动的吧
halohpo 发表于 2019-10-28 12:09 | 显示全部楼层
supsauce 发表于 2019-10-28 12:02
我看示意图上氢气泵是要热氦气推动的吧

我看的示意图来自《空气深度预冷组合循环发动机吸气式模态建模及性能分析》,上面说的是氢气二次做功(第一次做功带的是液氢泵)驱动涡轮,带动降温的氦气进入预冷器,开始下一循环。英文论坛和资料中我也没有看到氦气有其他的冷却步骤。
supsauce 发表于 2019-10-28 23:55 来自航空航天港手机版! | 显示全部楼层
halohpo 发表于 2019-10-28 12:09
我看的示意图来自《空气深度预冷组合循环发动机吸气式模态建模及性能分析》,上面说的是氢气二次做功(第 ...


我回去看了一下,氢泵好像(?)不是He回路带的,但是压缩机和氧泵是(图中绿色梯形)

A helium loop is used to transfer the heat from the precooler to the fuel and drive the engine pumps and compressors.

The turbo-compressor is powered by a gas turbine running on a helium loop, rather than by combustion gases as in a conventional jet engine
1082DC5C-FE4E-4876-B12C-17ECADA289F2.jpeg
halohpo 发表于 2019-10-29 08:18 | 显示全部楼层
supsauce 发表于 2019-10-28 23:55
我回去看了一下,氢泵好像(?)不是He回路带的,但是压缩机和氧泵是(图中绿色梯形)

A helium loo ...

从图上看,冷氦气连续通过预冷器(pre-cooler)和预燃器(pre-burner)后变成热氦气。热氦气在氧泵涡轮(纯火箭模式下)或压气机涡轮(turbo-compressor,吸气模式下)处膨胀做功,给液氧或空气增压。做功后的乏汽在换热器处被液氢冷却,进入氦气循环泵,再次被压向预冷器,完成循环。所以仅从这幅图上看,氦循环中氦气连续吸热两次,做功一次,放热一次,并未包括额外的主动制冷步骤(例如膨胀制冷)。

当然,也不是说就不能主动制冷。例如在换热器后面增加一套【压缩机/膨胀阀/二次换热器】,对氢预冷的冷氦气进行进一步的膨胀冷却。(注:膨胀冷却机构只能安在换热器后,否则热氦气或乏氦气温度过高,焦汤系数是负的,即膨胀反而致热——不过这都是细节,不影响热力学分析。)这么做的两种结果如下:

结果1)增加压缩机意味着闭合氦回路的运行压力增高,氦气循环泵的输入功率要增大,进而要求额外的液氢的流量(注意这部分流量做功后是不能进预燃室的,类似开式膨胀循环排出部分氢气以降低涡轮背压)。即消耗额外的液氢来额外冷却氦气。
结果2)使用开式氦回路,通过放弃冷却并排放一部分氦气来维持回路总压不变。即液氢流量可以不变,但氦气有损失。

以上两个结果中的氢损失跟氦损失其实是热力学半等价的。一个过度简化的证明就是:如果预冷器氢脆不是问题,我们可以在氦气回路里充液氢,(或干脆取消氦气回路,)让液氢冷却预冷器和预燃室,之后气化做功驱动氢泵和压气机/氧泵。这就是个典型的膨胀循环。我们在上面装制冷机,要么损失主回路液氢,要么损失氦回路液氢……无非就是两回路工作效率不同导致的损失量差异。

啰嗦这么多,总结一下就是:
主动制冷可以搞(特别是要求用碳氢燃料的话),但现阶段应该没有主动制冷。
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