火焰射流点火起爆的实验探索

为了实现快速短距起爆,火焰射流点火系统被尝试应用在脉冲爆震火箭发动机上.采用航空煤油为燃料、氧气为氧化剂、压缩氮气为隔离气体,在两相脉冲爆震火箭发动机上成功进行了火焰射流点火起爆实验.利用安装在点火位置后方的多孔孔板来形成火焰射流.实验研究表明,采用火焰射流点火方法,能够在较短距离形成充分发展的两相爆震,在本实验条件下爆燃向爆震转变距离约为管径的4倍.较之爆震管内安装螺旋来促进爆燃向爆震转变的方法,在同一模型机上采用火焰射流点火起爆能够使爆燃向爆震转变的距离缩短60%.     

点火能量对两相爆震波形成影响的数值研究

针对液态辛烷／空气两相混合物燃烧波在一维封闭空间内传播的爆燃向爆震转变（DDT）问题，运用化学反应流动基本理论、颗粒轨道模型和两步反应模型，在拉格朗日质量坐标系中建立了对该现象的数学模型，并开发了数值模拟程序CTPD。通过数值模拟研究了液态燃料爆震波的基本特性，以及点火能量及初始温度对于爆震波结构与发展的影响。研究发现，点火能量及初始温度的提高显著促进了爆震的转变．爆震强度随着点火能量的提高而增大，随着初始温度的提高而减小。     

外涵装有脉冲爆震加力燃烧室的涡扇发动机热力性能分析

在传统涡扇发动机外涵安装12个内径68 mm的脉冲爆震燃烧室(PDCs)作为加力燃烧室,排气方式有2种,即分别排气和混合排气,建立了相应的热力性能分析模型,应用所建立的模型,计算了不同飞行状态下的性能。计算结果表明:在设计点条件下,与分别排气涡扇发动机相比,外涵装有PDCs的分别排气涡扇发动机模型(PS模型)的单位推力(Fs)提高127.6%,混合排气发动机模型(PM模型)的Fs提高74.6%,单位燃油消耗率(sfc)较传统带加力的涡扇发动机低。飞行高度一定随着飞行马赫数的增加,脉冲爆震外涵加力涡扇发动机Fs减小,sfc增加;飞行马赫数一定随着飞行高度的增加,PS模型的Fs减小,sfc增加,而PM模型的Fs缓慢增加,sfc缓慢减小。飞行马赫数、飞行高度均较低时,PS模型的工作性能显示了明显的优越性,而PM模型可以在很宽的工作范围内保持优越且稳定的工作性能。     

脉冲爆震发动机热力学性能分析

为确定脉冲爆震发动机具有飞行优势的可工作条件,分析了一种吸气式脉冲爆震发动机工作形式,提出了相应的热力循环过程,通过引入代表参与爆震循环工质与流入发动机内的总工质比的循环系数概念,研究了理想情况下脉冲爆震发动机比Brayton循环更具有优势时循环系数的容许限.结果表明:相比冲压发动机,脉冲爆震发动机要在飞行范围0~5马赫具有优势,循环系数必须高于0.8,当这两种类型发动机燃烧汽油相同时,对循环系数的要求将高于0.9.     

脉冲爆震发动机引射器的实验研究

实验采用汽油为燃料,压缩空气为氧化剂,对多循环脉冲爆震发动机(PDE)引射器的性能参数进行了实验研究。研究的特性参数包括引射器的冲量、平均推力和引射空气量。实验结果表明引射系统可以利用排出爆震管的强激波所储存的能量使爆震管单独产生的平均推力增加,平均推力增益最高可达38%。爆震频率越高,引射空气量越大,当爆震频率为35Hz时引射比达4.62。     

两相脉冲爆震发动机的燃油喷射、混合及其雾化研究

两相爆震燃烧近来得到了广泛的重视和关注,但在它走向应用之前仍有很多问题需要解决。燃油的喷射、混合和雾化对两相爆震燃烧的影响就是其中之一。本文利用激光喷雾测量仪分别就直射喷嘴与气动喷嘴研究了汽油的喷射雾化与混合雾化,得到了汽油的雾化粒度与供油量、供气量间的关系。利用CFD程序对混合室中油、气的混合特性进行了模拟,结果与试验结果非常吻合。结合脉冲爆震发动机模型机多循环爆震试验,发现汽油的粒度大小对脉冲爆震模型机的油气当量比、燃油填充比有显著的影响。     

两相脉冲爆震发动机混合流动特性的数值模拟

脉冲爆震发动机具有众多优点,近来受到广泛的关注和研究。要成功起始爆震首先要解决燃油、空气的喷射与混合问题。本文利用CFD程序分别对切向、轴向和径向供气方式的混合室中油、气的混合流动特性进行了三维数值模拟,结果显示三种供气方式各有优劣。切向进气有助于油气的充分混合,但是油、气分布不均,不利于发动机的高频工作;轴向进气时油、气分布比较均匀,但是油气的混合不够充分,增加发动机爆燃向爆震转变的难度;而径向进气的油气分布、混合程度介于切向与轴向进气之间,能耗较大。     

脉冲爆震发动机试验模型测控系统设计与实现

针对新型推进系统脉冲爆震发动机试验模型的多通道高速采集和实时控制的要求，设计并实现了发动机的实时测控系统．并重点介绍了系统的软硬件体系结构以及抗干扰、网络通讯及数据库存储等关键技术；经实际应用表明。系统实时性强，可靠性高，满足试验模型对高速采集和控制时间的要求。     

液体脉冲爆震发动机对某火箭弹的姿态控制

着重分析了某火箭弹的起始扰动和外弹道飞行的扰动因素，通过建立空间的姿态测量系统仿真模型，对弹体起始扰动阶段的各个姿态量进行数值模拟。对火箭弹未加液体脉冲爆震发动机和加装液体脉冲爆震发动机的前后进行仿真比较，从而得出液体脉冲爆震发动机对火箭弹的姿态控制的重要作用。     

爆震频率对脉冲爆震发动机性能影响的试验研究

从影响脉冲爆震发动机爆震频率的因素出发,采用汽油为燃料,空气为氧化剂,研究了爆震频率对脉冲爆震发动机性能的影响。试验测取了各个爆震频率下稳定爆震的化学当量比范围,同时测试了不同工况下的爆震波压力、推力及爆震波速,发现当爆震频率较低时,发动机的工作范围较宽,爆震波压力、波速接近充分发展的理想爆震波,说明已产生了稳定、充分发展的爆震,脉冲爆震发动机的平均推力随着爆震频率的提高接近线性增大;但是随着爆震频率的提高,它的稳定工作范围变窄,爆震的强度降低。