寬范圍馬赫數(shù)超燃沖壓發(fā)動機燃燒組織技術(shù)研究.pdf

1、本文以掌握飛行馬赫數(shù)4～7條件下超燃沖壓發(fā)動機燃燒組織技術(shù)為研究目標，采用試驗與數(shù)值計算相結(jié)合的方法，對多個典型來流狀態(tài)下的點火方式以及燃燒性能進行了研究。
　　試驗在脈沖燃燒風洞完成，該風洞利用氫氣和富氧空氣燃燒產(chǎn)生試驗來流，模擬參數(shù)為總溫、總壓、馬赫數(shù)。在飛行馬赫數(shù)4～7范圍內(nèi)選擇了3個典型的設(shè)計點進行直連式試驗，即:4、5.5和6.5，分別對應隔離段入口馬赫數(shù)2、2.6和3。根據(jù)風洞設(shè)備的需要，設(shè)計了一套多油位多時序高精度燃

2、料供應系統(tǒng)，實現(xiàn)了模型燃料、點火器氣源和節(jié)流氣源的精確供應。
　　在Ma2狀態(tài)下實現(xiàn)了乙烯燃料的可靠點火和穩(wěn)定燃燒。共試驗了7種點火方式，分別是:乙烯自燃點火、氫氧火炬點火、空氣節(jié)流點火、氫氧火炬加空氣節(jié)流點火、氫氧火炬加引導氫點火、空氣節(jié)流加引導氫點火以及單獨使用引導氫點火。試驗表明，后3種點火方式能夠可靠地點燃常溫氣態(tài)乙烯。
　　開展了單油位注油特性試驗以及多油位燃燒性能試驗。利用光學顯示手段，揭示了火焰發(fā)展歷程，得到了

3、不同油位的貧油極限和富油極限，建立了燃燒壓力和燃料當量比之間關(guān)系的數(shù)學模型。以隔離段段未擾動區(qū)域長度、燃燒室推力以及燃料比沖為指標，進行了多種注油方式的燃燒性能試驗。
　　試驗表明，在Ma2.6狀態(tài)下引導氫仍能可靠點燃常溫乙烯，但引導氫關(guān)閉后，乙烯能否自持穩(wěn)定燃燒則取決于乙烯的流量大小。上壁面單獨注油時，火焰主要位于上壁面附近區(qū)域，不能充分利用流道內(nèi)的氧氣。上下壁面同時注油時，下壁面注入的乙烯能夠被上壁面火焰引燃，待下壁面發(fā)生燃燒

4、后，其火焰又能對上壁面的燃料提供正向激勵，上下壁面的火焰之間存在耦合作用。
　　試驗中，在Ma3狀態(tài)下采用空氣節(jié)流方法實現(xiàn)了乙烯燃料的可靠點火。定量考察了多個節(jié)流參數(shù)，包括:節(jié)流流量、燃料當量比以及節(jié)流時間，以點火時間的長短來評判各參數(shù)對點火性能的影響，繪制了點火時間與各參數(shù)之間的分布曲線，利用多元回歸分析方法，建立起了空氣節(jié)流點火的數(shù)學模型。
　　基于上述3個典型來流狀態(tài)的試驗研究成果，提出了寬范圍馬赫數(shù)條件下固定幾何形狀