초연소 스크램제트 엔진은 현재 극초음속 비행체의 주류 동력 시스템입니다. 극초음속 비행체가 장시간 고마하 속도로 비행할 때 엔진의 열 보호 요구와 전력 수요가 뚜렷합니다. 특정 모델 초연소 스크램제트 엔진을 대상으로, 초임계 CO₂ 브레이튼 사이클 기반의 냉각 및 발전 일체형 시스템을 설계하였으며; 엔진의 벽면 열원 특성 모델을 구축하고, 흡열 압력, 터빈 입구 온도, 발열 압력 및 회열도 등 주요 설계 변수들이 시스템 열역학 성능에 미치는 영향 규칙성과 변수 간의 결합 관계를 탐구하였습니다; 다변수 공동 최적화 방법을 사용하여 냉각 및 발전 일체형 시스템의 최적 설계안과 최적 성능을 도출하였고, 전통적인 단순 사이클을 기준안으로 비교 평가하여 본 설계안의 열역학 성능 우수성을 평가하였습니다. 결과는 본 냉각 및 발전 일체형 시스템의 최고 발전 효율이 15.9%에 달하며, 206.2 kW의 지속적인 전력 공급이 가능하여 우수한 응용 잠재력을 보임을 나타냈습니다; 엔진 벽면 흡열 과정의 접합점 온도 차가 작을수록 본 설계안의 열역학 성능 우위가 기준안 대비 더욱 뚜렷해지며, 발전 효율의 최대 상대 증가는 9.3%에 달합니다.

초연소 스크램제트 엔진; 열 보호; 초임계 CO_2; 브레이튼 사이클; 열역학 발전