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拓普思實驗室系統(tǒng) 2020-05-04
2020年3月下旬，清華大學(xué)與浙江省嘉興市利用網(wǎng)絡(luò)進行了“云簽約”，共同開展航空發(fā)動機基礎(chǔ)研究和產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)，打造新一代航空發(fā)動機關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新高地。清華大學(xué)、嘉興市、清華長三角研究院還將共同成立“清華大學(xué)航空發(fā)動機研究院嘉興分院籌建工作組”，通過推動有關(guān)平臺建設(shè)和項目落地，致力于建成航空發(fā)動機關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新高地和資源集聚等平臺，依托清華大學(xué)、面向國際競爭，為長三角區(qū)域乃至全國航空產(chǎn)業(yè)提供有力的科技支撐。
傳統(tǒng)的航空發(fā)動機正在向齒輪傳動發(fā)動機、變循環(huán)發(fā)動機、多電發(fā)動機、間冷回?zé)岚l(fā)動機和開式轉(zhuǎn)子發(fā)動機發(fā)展，非傳統(tǒng)的脈沖爆震發(fā)動機、超燃沖壓發(fā)動機、渦輪基組合發(fā)動機，以及太陽能動力和燃料電池動力等也在不斷成熟，這些發(fā)動機的發(fā)展將使未來的航空器更快、更高、更遠、更經(jīng)濟、更可靠，并能夠滿足更加嚴格的環(huán)保要求，并將使高超聲速航空器、跨大氣層飛行器和可重復(fù)使用的天地往返運輸成為現(xiàn)實。
非傳統(tǒng)新型航空發(fā)動機
非傳統(tǒng)新型航空動力是指傳統(tǒng)的渦噴、渦扇、渦軸、渦槳、活塞、沖壓、火箭發(fā)動機以外的新型先進航空發(fā)動機。非傳統(tǒng)新型航空發(fā)動機大致包括以下3類：
一是新概念發(fā)動機。在結(jié)構(gòu)、原理或循環(huán)特性上與傳統(tǒng)發(fā)動機具有很大的區(qū)別與創(chuàng)新，如脈沖爆震發(fā)動機、超燃沖壓發(fā)動機、波轉(zhuǎn)子發(fā)動機、等離子體發(fā)動機、分布式矢量推進發(fā)動機等。
二是重大革新型發(fā)動機。在傳統(tǒng)的發(fā)動機原理、結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上進行了重大革新。如多電發(fā)動機、自適應(yīng)循環(huán)發(fā)動機、智能發(fā)動機、間冷回?zé)岚l(fā)動機、槳扇發(fā)動機、超微型渦輪發(fā)動機、沖壓轉(zhuǎn)子發(fā)動機、骨架結(jié)構(gòu)發(fā)動機和各種組合發(fā)動機等。
三是新能源發(fā)動機。面對石油資源的枯竭和綠色環(huán)保的要求，開發(fā)使用航空煤油以外的新燃料和新能源。如氫燃料/合成燃料/生物燃料/天然氣燃料發(fā)動機，太陽能、核能、燃料電池、激光和微波能發(fā)動機等。
1、超燃沖壓發(fā)動機
超燃沖壓發(fā)動機是指燃料在超聲速氣流中進行燃燒的沖壓噴氣發(fā)動機。超然沖壓發(fā)動機技術(shù)是高超聲速飛行器推進技術(shù)，乃至整個高超聲速飛行器技術(shù)的核心技術(shù)。 超燃沖壓發(fā)動機的適用速度范圍為馬赫數(shù)5-16，主要用于高超聲速巡航導(dǎo) 彈、高超聲速飛機和可重復(fù)使用的航天運載器。
2、渦輪沖壓組合發(fā)動機
渦輪沖壓組合發(fā)動機是將渦輪發(fā)動機和沖壓發(fā)動機組合起來使用的吸氣式發(fā)動機。根據(jù)渦輪發(fā)動機和沖壓發(fā)動機的組合方式，可以分為分體式和整體式組合發(fā)動機，其中整體式組合發(fā)動機又根據(jù)渦輪和沖壓兩類發(fā)動機主要部件的關(guān)系和流程分為串聯(lián)布局和并聯(lián)布局。在渦輪沖壓組合發(fā)動機中，沖壓發(fā)動機按其工作模態(tài)分為亞燃、超燃和雙燃沖壓發(fā)動機。
3、脈沖爆震發(fā)動機
脈沖爆震發(fā)動機是一種利用脈沖式爆震波產(chǎn)生推力的新概念發(fā)動機。這種類型發(fā)動機結(jié)構(gòu)簡單，少有或無運動部件，熱循環(huán)效率比常規(guī)活塞、渦輪發(fā)動機和沖壓發(fā)動機更高，推重比高，耗油率低，被認為是21世紀有潛力的航空航天動力，因此在現(xiàn)代航空發(fā)動機領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，可用于無人駕駛飛機動力裝置、靶機、引誘飛機、靶彈動力裝置、遠程導(dǎo) 彈、戰(zhàn)略飛機動力裝置和高超聲速飛機動力裝置等，是航空航天領(lǐng)域革命性動力之一。根據(jù)其用途的不同，可以將吸氣式脈沖爆震發(fā)動機大致分為3類：純脈沖爆震發(fā)動機、混合式脈沖爆震發(fā)動機和組合式脈沖爆震發(fā)動機。
4、間冷回?zé)嵫h(huán)技術(shù)
間冷回?zé)嵫h(huán)概念早于20世紀五十年代提出，隨后各國開始進行大量的理論與實驗研究。間冷回?zé)釡u扇發(fā)動機是一種新型節(jié)能環(huán)保航空發(fā)動機，通過在傳統(tǒng)渦扇發(fā)動機熱循環(huán)基礎(chǔ)上增加間冷和回?zé)徇^程，可使得發(fā)動機擁有更低的耗油率。回?zé)崞魇情g冷回?zé)釡u扇發(fā)動機的一個主要特征部件，工作在超過900K的高溫核心流中，其性能將直接影響發(fā)動機的性能，其設(shè)計技術(shù)是間冷回?zé)釡u扇發(fā)動機的一個關(guān)鍵技術(shù)。
5.槳扇發(fā)動機
槳扇發(fā)動機是一種介于渦槳發(fā)動機和渦扇發(fā)動機之間的結(jié)構(gòu)，看上去很像螺旋槳，但實際上與風(fēng)扇和螺旋槳都不同。新型螺旋槳由兩個旋轉(zhuǎn)方向相反的螺旋槳在一起工作，螺旋槳的槳葉較多，每片槳葉形狀較戴彎曲后掠呈馬刀形，但隨著飛行速度的增加，螺旋槳的轉(zhuǎn)速進一步爆高時，就會遇到很多問題，不僅葉尖速度達到聲速，將對降低阻力和聲學(xué)特性造成影響，而且效率也會變低，耗油率還要增加。槳扇發(fā)動機的研制彌補了渦槳發(fā)動機耗油率的不足。
