六管氣動閥式兩相脈沖爆震發(fā)動機試驗研究.pdf

1、渦輪風扇-脈沖爆震組合發(fā)動機是一種新概念的推進系統(tǒng)，在該組合推進系統(tǒng)中，可以在渦扇發(fā)動機外涵采用多管脈沖爆震燃燒室取代傳統(tǒng)的渦扇發(fā)動機加力燃燒室。與單管脈沖爆震發(fā)動機(PDE)相比，多管PDE在將面臨各脈沖爆震管協(xié)調工作的設計難點。為了探索六管氣動閥式兩相脈沖爆震發(fā)動機的設計原理和方法，本文設計研制了六管氣動閥式PDE原理樣機并開展了若干關鍵技術的研究，主要研究內容和研究成果包括：
　　 1)設計研制了φ61mm的六管氣動閥式P

2、DE原理樣機。優(yōu)化設計了單管氣動閥，使氣動閥在具備單向閥門功能的同時總壓損失更小，并保證環(huán)形通道面積均勻，使燃油周向分布均勻；設計了單管PDE的進氣道，在進氣道內安裝了中心錐，降低了總壓損失，同時在保證進氣道正常流動的情況下，盡量減小進氣道的容積；設計了單管氣動霧化噴嘴，并根據點火源穩(wěn)定準則設計了半V型鈍體和凹槽點火裝置；設計了強化燃燒裝置，以縮短爆燃-爆震(DDT)過程，針對DDT過程的不同階段，相應采取不同的強化燃燒措施。同時，對六

3、管PDE的共用進氣道和供油系統(tǒng)進行了設計。
　　 2)研究了單管氣動閥式PDE在不同結構下的冷態(tài)阻力損失和熱態(tài)爆震波峰值壓力的關系，提出了有效和無效損失概念。研究表明：在中等強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。因為鈍體首先會增加PDE的總壓損失，減小氣動霧化噴嘴喉道的氣流速度，從而增加油

4、霧場的SMD；其次油珠隨氣流運動過程中會撞在鈍體表面形成油膜，油膜在低速下霧化質量變差，導致爆震波的峰值壓力下降。中心錐結構由于影響了在誘導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。對于螺旋鈍體，因為鈍體表面有利于激波反射及火焰、激波的相互作用，所以產生的熱點可以螺旋傳播，縮短DDT距離，提高爆震波峰值壓力?？傮w而言，螺旋鈍體優(yōu)于擾流片鈍體。
　　 3)通過不斷的調試和改型，實現了六管氣動閥式PD

5、E在總頻率90Hz下，能穩(wěn)定、連續(xù)的協(xié)調工作并產生爆震波。在分析六管氣動閥式PDE工作機理的基礎上，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其他爆震管進油的影響。在研究點火機理的基礎上，提出在電嘴前加前蒸發(fā)器提高燃油蒸發(fā)率、提高點火成功率，效果十分明顯。在研究DDT機理的基礎上，提出改善強化燃燒裝置、提高油氣蒸發(fā)性能(加后蒸發(fā)器)等措施，實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算模