脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)DDT控制研究.pdf

1、脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)是利用脈沖爆震波產(chǎn)生的周期性沖量的非定常推進(jìn)系統(tǒng)。其利用脈沖爆震波產(chǎn)生的高溫、高壓燃?xì)庾鳛橥苿?dòng)力，具有循環(huán)熱效率高、比沖高、適用范圍廣、結(jié)構(gòu)簡單、可維護(hù)性好、成本低等優(yōu)點(diǎn)。隨著高超聲速飛行器的發(fā)展，脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)漸已成為許多國家競相發(fā)展的熱點(diǎn)。
　　 針對(duì)脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)，本文首先進(jìn)行了脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)分類，研究了其與超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)對(duì)比，分析了脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理。
　　 然后，結(jié)合爆震波

2、的物理結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)研究了脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)的爆燃向爆震轉(zhuǎn)換過程。分析了DDT過程的三類模型，包括Humphery循環(huán)假設(shè)、C-J理論和ZND模型。
　　 在此基礎(chǔ)上，分析了典型因素對(duì)DDT過程的影響。影響DDT過程的因素很多，燃料類型(如燃料反應(yīng)性)、當(dāng)量比、爆震管直徑/長度、爆震初始條件(壓力和溫度)、初始能量、擾流因素、加入少量高爆氣體以及點(diǎn)火位置等均可影響DDT過程的時(shí)間和距離。
　　 對(duì)于一般氫氣-氧氣燃料，DDT長度

3、的量級(jí)為30cm～100cm，對(duì)于可爆性較差的碳?xì)淙剂虾涂諝饣旌衔?，DDT長度可達(dá)2m以上。由于DDT長度相對(duì)脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)的爆震管顯得較長，因此縮短DDT距離對(duì)于脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)十分必要。在明確了DDT過程影響因素的基礎(chǔ)上，可以將增強(qiáng)DDT過程的方法納為物理方法和化學(xué)方法兩大類。
　　 最后，介紹了本文研究所進(jìn)行的DDT控制試驗(yàn)。該試驗(yàn)?zāi)康氖菣z測提高初始管壓對(duì)PDE工作過程產(chǎn)生的影響。測量參數(shù)有點(diǎn)火時(shí)間、DDT距離、DDT時(shí)間和

4、Chapman-Jouguet(C-J)速度。本實(shí)驗(yàn)對(duì)三種燃料，即航空汽油，乙烯和氫氣等與空氣的混合物在不同初始?jí)毫彤?dāng)量比下進(jìn)行了測量。試驗(yàn)結(jié)果表明：提高初始管壓可以有效減小PDE工作過程的DDT時(shí)間?；诒疚墓ぷ?，下一步可進(jìn)行以下工作：進(jìn)行更多方法的DDT過程控制試驗(yàn)。還可以進(jìn)行控制初始溫度、增加擾流裝置等方法控制DDT，并綜合分析最優(yōu)控制方法；采用數(shù)值仿真與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，數(shù)值仿真中將仿真條件設(shè)置為與試驗(yàn)條件一致，對(duì)比分析試驗(yàn)數(shù)