脉冲爆震火箭发动机模型实验研究

阐述了脉冲爆震火箭发动机的工作原理及其特点。设计并建立了整套脉冲爆震火箭发动机实验模型。以液体燃料航空煤油为燃料、氧气为氧化剂、压缩氮气为隔离气体，在内径为25mm，长度为0．8m的爆震管内产生了充分发展的爆震波。测量了不同工作频率下的爆震波压力，并对其进行了分析。实验结果表明，在设计的实验模型中，采用低的点火能量（50mJ）能够在较短的距离内产生充分发展的爆震波。     

高频脉冲爆震火箭发动机的试验研究

文章采取了一些提高脉冲爆震火箭发动机工作频率的措施,并在脉冲爆震火箭发动机模型上进行了一系列试验研究。试验中对脉冲爆震火箭发动机模型的推力和沿程压力进行了测量,为了提高推力测量的准确性,该研究对推力测量系统进行原位校准。试验结果表明,该模型的工作频率能够达到40 Hz,校准后的推力测量结果接近理论推力。工作频率为35 Hz时,爆震压力峰值超过3.4MPa,该模型校准后的时均推力为43.9 N。工作频率为40 Hz时,爆震压力峰值3.2 MPa,该模型校准后的时均推力为50 N。     

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。     

燃油温度对PDE性能的影响实验

在内径为110 mm的大管径爆震发动机模型上,以不同温度的煤油为燃料,空气为氧化剂,成功进行了脉冲爆震发动机(PDE)实验,并获得了爆震波;分别测试了在不同温度,相同频率下和相同温度,不同频率下,发动机性能(爆震波速、压力、起爆距离)的变化。实验发现燃油温度高低直接影响爆震效果,温度较高时,发动机较容易起爆,爆燃向爆震转变距离(Deflagration to Detonation Transition,简称DDT)缩短;在相同温度下,随着频率升高爆震波速下降。     

导弹用吸气式两相脉冲爆震发动机可行性研究

设计了内径为60 mm的吸气式两相脉冲爆震发动机,并在冷流条件下测试了进气道的流阻系数。在接近大气压条件下,成功地进行了以汽油为燃料、以空气为氧化剂的吸气式两相脉冲爆震发动机原理性试验。试验中在爆震管内部安装Shchelk in螺旋来促进爆震波的生成,所测量的爆震波压强接近充分发展的爆震波,发动机最高工作频率达到15 H z;进气道内压强变化幅度小于0.1 M Pa,说明所设计的进气道与爆震管匹配良好,这为将脉冲爆震发动机用于工程实际提供了技术储备。     

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增推性能的实验研究

为了研究脉冲爆震燃烧这种耦合有复杂激波结构的非稳态脉动气流的引射增推性能,采用汽油为燃料、空气为氧化剂,对基于爆震燃烧的脉冲爆震发动机在加引射器前后的推力进行了实验测试。实验采用在技术比较成熟的内径60 mm脉冲爆震火箭发动机上安装内径120 mm的引射器,分别测试了15 Hz、20 Hz、25 Hz、30 Hz 4种不同频率下,引射器与发动机11种不同相对轴向位置处的推力增益。实验发现脉冲爆震发动机引射器能很好地提高发动机推力,当引射器入口位于发动机出口上游位置比处于其下游时推力增益较好,最大推力增益可达158%;并且发动机高频比低频产生的推力增益大。     

脉冲爆震发动机头部雾化、掺混实验研究

脉冲爆震发动机（PDE）内燃烧时间不足0．001s，对燃油和空气的混合提出了很高的要求。本实验采用基于激光散射理论的激光喷雾粒度分析仪，对不同工作条件下脉冲爆震发动机头部雾化、掺混进行了测量、研究，得到了不同状态下粒径大小和颗粒尺寸分布特性。证实了现有喷雾装置的优越性，并且为进一步雾化优化提供了方向。     

脉冲爆震发动机总压损失系数对推力性能的影响

为了研究脉冲爆震发动机(Pulse Detonation Engine,简称PDE)总压损失系数对推力的影响,采用经验数据和计算相结合的方法,并以直径180 mm,长度为2.2 m,带气动阀的脉冲爆震发动机为例,分别计算了PDE内总压损失系数在5、8、13.5、16、20时对PDE工作频率和推力的影响,并与实验数据进行了对比分析.计算表明;当损失系数从13.5增加到20时,推力下降27.3%;而总压损失系数从13.5减小到5时,推力增加78.8%.因此总压损失系数是PDE优化设计的重要参数.     

脉冲爆震发动机基本尺寸的确定

基于脉冲爆震发动机（PDE）的性能参数与结构参数之间的关系，针对汽车和甲烷两种燃料，计算了在一定的设计平均推力水平下，瞬时推力、爆震管长度、爆震管直径和爆震频率各量之间的依赖曲线。依此计算及设计思路，设计的两套模型PDE均能按要求正常工作，说明了该设计方法的可靠性，并为脉冲爆震发动机的结构方案设计提供了技术储备。