寬范圍馬赫數(shù)超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)燃燒組織技術(shù)為研究目標(biāo)，采用試驗(yàn)與數(shù)值計(jì)算相結(jié)合的方法，對(duì)多個(gè)典型來流狀態(tài)下的點(diǎn)火方式以及燃燒性能進(jìn)行了研究。
　　試驗(yàn)在脈沖燃燒風(fēng)洞完成，該風(fēng)洞利用氫氣和富氧空氣燃燒產(chǎn)生試驗(yàn)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(gè)典型的設(shè)計(jì)點(diǎn)進(jìn)行直連式試驗(yàn)，即:4、5.5和6.5，分別對(duì)應(yīng)隔離段入口馬赫數(shù)2、2.6和3。根據(jù)風(fēng)洞設(shè)備的需要，設(shè)計(jì)了一套多油位多時(shí)序高精度燃

2、料供應(yīng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了模型燃料、點(diǎn)火器氣源和節(jié)流氣源的精確供應(yīng)。
　　在Ma2狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)了乙烯燃料的可靠點(diǎn)火和穩(wěn)定燃燒。共試驗(yàn)了7種點(diǎn)火方式，分別是:乙烯自燃點(diǎn)火、氫氧火炬點(diǎn)火、空氣節(jié)流點(diǎn)火、氫氧火炬加空氣節(jié)流點(diǎn)火、氫氧火炬加引導(dǎo)氫點(diǎn)火、空氣節(jié)流加引導(dǎo)氫點(diǎn)火以及單獨(dú)使用引導(dǎo)氫點(diǎn)火。試驗(yàn)表明，后3種點(diǎn)火方式能夠可靠地點(diǎn)燃常溫氣態(tài)乙烯。
　　開展了單油位注油特性試驗(yàn)以及多油位燃燒性能試驗(yàn)。利用光學(xué)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(dāng)量比之間關(guān)系的數(shù)學(xué)模型。以隔離段段未擾動(dòng)區(qū)域長(zhǎng)度、燃燒室推力以及燃料比沖為指標(biāo)，進(jìn)行了多種注油方式的燃燒性能試驗(yàn)。
　　試驗(yàn)表明，在Ma2.6狀態(tài)下引導(dǎo)氫仍能可靠點(diǎn)燃常溫乙烯，但引導(dǎo)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(dú)注油時(shí)，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(shí)注油時(shí)，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(duì)上壁面的燃料提供正向激勵(lì)，上下壁面的火焰之間存在耦合作用。
　　試驗(yàn)中，在Ma3狀態(tài)下采用空氣節(jié)流方法實(shí)現(xiàn)了乙烯燃料的可靠點(diǎn)火。定量考察了多個(gè)節(jié)流參數(shù)，包括:節(jié)流流量、燃料當(dāng)量比以及節(jié)流時(shí)間，以點(diǎn)火時(shí)間的長(zhǎng)短來評(píng)判各參數(shù)對(duì)點(diǎn)火性能的影響，繪制了點(diǎn)火時(shí)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(diǎn)火的數(shù)學(xué)模型。
　　基于上述3個(gè)典型來流狀態(tài)的試驗(yàn)研究成果，提出了寬范圍馬赫數(shù)條件下固定幾何形狀