六管氣動(dòng)閥式兩相脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)研究.pdf

1、渦輪風(fēng)扇-脈沖爆震組合發(fā)動(dòng)機(jī)是一種新概念的推進(jìn)系統(tǒng)，在該組合推進(jìn)系統(tǒng)中，可以在渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)外涵采用多管脈沖爆震燃燒室取代傳統(tǒng)的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)加力燃燒室。與單管脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)(PDE)相比，多管PDE在將面臨各脈沖爆震管協(xié)調(diào)工作的設(shè)計(jì)難點(diǎn)。為了探索六管氣動(dòng)閥式兩相脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)原理和方法，本文設(shè)計(jì)研制了六管氣動(dòng)閥式PDE原理樣機(jī)并開展了若干關(guān)鍵技術(shù)的研究，主要研究內(nèi)容和研究成果包括：
　　 1)設(shè)計(jì)研制了φ61mm的六管氣動(dòng)閥式P

2、DE原理樣機(jī)。優(yōu)化設(shè)計(jì)了單管氣動(dòng)閥，使氣動(dòng)閥在具備單向閥門功能的同時(shí)總壓損失更小，并保證環(huán)形通道面積均勻，使燃油周向分布均勻；設(shè)計(jì)了單管PDE的進(jìn)氣道，在進(jìn)氣道內(nèi)安裝了中心錐，降低了總壓損失，同時(shí)在保證進(jìn)氣道正常流動(dòng)的情況下，盡量減小進(jìn)氣道的容積；設(shè)計(jì)了單管氣動(dòng)霧化噴嘴，并根據(jù)點(diǎn)火源穩(wěn)定準(zhǔn)則設(shè)計(jì)了半V型鈍體和凹槽點(diǎn)火裝置；設(shè)計(jì)了強(qiáng)化燃燒裝置，以縮短爆燃-爆震(DDT)過程，針對(duì)DDT過程的不同階段，相應(yīng)采取不同的強(qiáng)化燃燒措施。同時(shí)，對(duì)六

3、管PDE的共用進(jìn)氣道和供油系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。
　　 2)研究了單管氣動(dòng)閥式PDE在不同結(jié)構(gòu)下的冷態(tài)阻力損失和熱態(tài)爆震波峰值壓力的關(guān)系，提出了有效和無效損失概念。研究表明：在中等強(qiáng)度激波下游安裝激波反射器，可以在激波反射器附近觸發(fā)爆震波，提高爆震波峰值壓力，因此安裝激波反射器引起的總壓損失大部分為有效損失。兩相混氣下游安裝鈍體(如平面火焰發(fā)生器)必須慎重。因?yàn)殁g體首先會(huì)增加PDE的總壓損失，減小氣動(dòng)霧化噴嘴喉道的氣流速度，從而增加油

4、霧場的SMD；其次油珠隨氣流運(yùn)動(dòng)過程中會(huì)撞在鈍體表面形成油膜，油膜在低速下霧化質(zhì)量變差，導(dǎo)致爆震波的峰值壓力下降。中心錐結(jié)構(gòu)由于影響了在誘導(dǎo)速度下擾流片的旋渦脫落，影響了氣流的紊流作用，因此它的損失基本為無效損失。對(duì)于螺旋鈍體，因?yàn)殁g體表面有利于激波反射及火焰、激波的相互作用，所以產(chǎn)生的熱點(diǎn)可以螺旋傳播，縮短DDT距離，提高爆震波峰值壓力。總體而言，螺旋鈍體優(yōu)于擾流片鈍體。
　　 3)通過不斷的調(diào)試和改型，實(shí)現(xiàn)了六管氣動(dòng)閥式PD

5、E在總頻率90Hz下，能穩(wěn)定、連續(xù)的協(xié)調(diào)工作并產(chǎn)生爆震波。在分析六管氣動(dòng)閥式PDE工作機(jī)理的基礎(chǔ)上，提出在燃油系統(tǒng)采用隔離段等措施，成功地解決了起爆爆震管反壓對(duì)其他爆震管進(jìn)油的影響。在研究點(diǎn)火機(jī)理的基礎(chǔ)上，提出在電嘴前加前蒸發(fā)器提高燃油蒸發(fā)率、提高點(diǎn)火成功率，效果十分明顯。在研究DDT機(jī)理的基礎(chǔ)上，提出改善強(qiáng)化燃燒裝置、提高油氣蒸發(fā)性能(加后蒸發(fā)器)等措施，實(shí)踐表明所采取的措施是成功的。
　　 4)提出了考慮總壓損失的理論計(jì)算模