喷气式发动机 模拟,喷气式发动机模拟器

摘要： SABRE高超音速吸气式火箭发动机是否已通过预冷器测试？航空发动机稳态点的数据指的是什么数据？NASA科学家如何在地球上模拟极度炎热的系外行星大气层？SABRE高超音速吸气式火箭发...

1. SABRE高超音速吸气式火箭发动机是否已通过预冷器测试？
2. 航空发动机稳态点的数据指的是什么数据？
3. NASA科学家如何在地球上模拟极度炎热的系外行星大气层？

SABRE高超音速吸气式火箭发动机是否已通过预冷器测试？

在一个关键部件通过第一阶段高温测试后，Reaction Engines的高超音速SABER吸气式火箭发动机迈出了重要的一步。在模拟超音速飞行的条件下，发动机的预冷器单元在不到0.05秒的时间内将420°C（788°F）的高温空气迅速降温。

协同式吸气火箭发动机（SABRE）是一种高超音速混合动力设计的发动机，可以像传统喷气式飞机一样吸入空气，同时加速到5马赫（3704英里/小时，5961公里/小时）的速度，然后转换为纯火箭发动机燃烧氢气和液氧，使速度达到25马赫（17521英里/小时，29808公里/小时）。

我们的想法是，通过在低速加速期间呼吸空气，SABRE可以大幅减少供给发动机所需的氧化剂量，当它像纯净的火箭一样时，仅为高超音速，高海拔阶段保留液氧。通过这种方式，SABRE可以为超音速飞机甚至像Skylon太空飞机这样的轨道飞行器供电。

问题在于，当空气以超音速进入时，它的力是25级飓风的25倍，产生的温度会熔化发动机可能制成的任何材料。正是由于这个原因，预冷器装置对SABRE发动机的运行至关重要，因为它有一天会使用再循环低温氢燃料在0.01秒内将进入的空气从1000°C（1832°F）冷却到零下150°C（-302°F）。

目前3月初开始的测试远不及那个范围。根据Reaction Engines的说法，该公司在位于科罗拉多州奥罗拉的科罗拉多航空和太空港的TF2测试设施的测试使用了一台通用电气J79涡轮喷气发动机，该发动机最初用于为麦克唐纳道格拉斯F-4体模提供动力，以便以相当于3.3马赫（2127节，2448英里/小时，3939公里/小时）的速度将空气送入预冷器。

Reaction Engines表示，紧凑型预冷器按预期工作，管理的热传输量为1.5兆瓦，相当于1000个家庭的能源需求。后来的测试将模拟5马赫的飞行。Reaction Engines还在英国白金汉郡Westcott的TF1测试设施进行了广泛的测试。

“这是一个非常重要的里程碑，Reaction Engines的专有预冷器技术实现了无与伦比的传热性能，”Reaction Engines首席执行官Mark Thomas说。“HTX测试文章符合所有测试目标，成功的初步测试突出了我们的预冷器在低重量和紧凑尺寸下提供世界领先的传热能力。这为我们的热交换器和热管理技术组合在新兴领域提供了重要的验证，如超高速飞行、混合动力电动航空和综合交通工具热管理。”

航空发动机稳态点的数据指的是什么数据？

航空发动机的稳态点的数据一般指的都是发动机推力控制，是研究发动机全飞行包线推力的要参考数据之一，由于航空发电机的最大推力在飞行的过程中是无法测得的，所以利用稳态推力控制系统的地面测试就成了发动机测试工作最重要的一部分。发动机稳态数据说白了就是在地面测试时的数据，地面试车和风洞测试都是稳态点测试工作的一部分，更高效的稳态数据计算方式可以很好地得出发动机在空中的性能，并提升整个发动机项目的测试进度。 中国早期的涡扇十喷气发动机就是因为缺乏发动机稳态工作时的气动参数数据，而在日后的装机过程中出现了非常多的问题，直到随后中国重新建立了涡扇十发动机的工况变化的关系曲线才逐渐地优化了涡扇十喷气发动机的可靠性和性能。并且，航空发动机的稳态数据还在一定程度上决定着飞机气动一体化进程。一般而言更完善的稳态数据中可以推进喷气发动机和机体的融合以及气动平衡，可以说航空发动机稳态点的数据对于飞机和发动机的研制是非常重要的。 稳态点数据的发动机数据为控制器传感器执行器等附件的被控参数以及燃油流量和发动机推力等数据，飞行包线数据也被包括在稳态点数据之中，但飞行高度和飞行马赫数之间的数据变化则需要在试飞过程中才能得到进一步检验。但稳态点数据无法完善飞行数据变化这一问题已经随着计算机的模拟建模技术的进步而得到改善，美国的f-35型战斗机在测试就做到了全参考的稳态点数据，这是非常难得的。

NASA科学家如何在地球上模拟极度炎热的系外行星大气层？

美国宇航局（NASA）喷气推进实验室（JPL）的科学家正在重建系外行星大气层，以更好地了解远处的系外行星。该航天局详细介绍了该项目的一部分，其中包括使用一种特殊类型的“烤箱”来加热一氧化碳和氢气的混合物，模拟“热木星”系外行星的极高温度。利用模拟的大气层，研究人员能够研究环境并了解有关行星的事物。

系外行星 - 即位于我们太阳系外的行星 - 包括一类称为“热木星”的天体，这些天体是指其公转轨道极为接近其宿主恒星的类木行星。这种近距离导致非常短的轨道和非常高的温度，其中一些达到或超过5000°F。

极高的温度带来的大气层超出了我们在自己的太阳系中所能获得的大气层，科学家们将模拟模型作为他们研究的一部分。该团队警告说，他们无法准确模拟这些气态巨行星的大气层，但他们可以使用简单的化学混合物非常接近地进行“重建”。

根据NASA的说法，首先JPL的研究人员使用的气体混合物主要包括氢气，含有0.3％的一氧化碳。将这种混合物加热到2240°F的温度，然后暴露在大剂量的紫外线辐射下。这有助于模拟气态巨行星系外行星由于与其宿主恒星的近距离轨道而经历的辐射。

作为工作的一部分，该团队已经对这些大气层进行了一些发现，包括产生大量二氧化碳和水，以及有关这些行星不透明大气层的细节。谈论研究结果的是研究合著者和JPL系外行星科学家Mark Swain，他表示：

这些新结果对于解释我们在热木星大气层中看到的内容非常有用。我们***设温度在这些大气中占主导地位，但这表明我们需要研究辐射如何发挥作用。