摘要：为了分析吸气式旋转爆震发动机燃烧室内非定常高压脉动对进气段内流动特征的反向影响,指导进气段设计,考虑进气段出口压力的时空特征,采用三维非定常数值方法对进气段内的流动过程和运动激波传播过程进行了数值模拟。根据计算结果,分析了运动激波的形状特征、传播速度及压力等关键参数变化过程,得到了流动损失和进气段出口脉动反压的传播角频率、峰值以及时均值对流动特征的影响规律。运动激波作用导致进气段内呈现低压气流增压减速和高压气流减压加速的流动特征,相比于定常反压,脉动反压的影响边界更靠上游;角频率越高,则周向长度越长、振荡区域宽度越窄,气流经激波作用次数越多,但不同角频率下出口气流的平均总压损失基本维持不变;保持角频率12000 rad/s和时均压力比19.1不变,峰值压力在0.5~1 MPa时,出口平均总压损失在43%~46%;保持角频率12000 rad/s和峰值压力比49.5不变,时均压力由0.22 MPa增至0.32 MPa,出口平均总压损失由52%降至40%,相比于定常反压作用下的总压损失大2%~8%。研究表明:非定常脉动反压作用下吸气式旋转爆震发动机进气段内流动特征与传统进气段存在较大差异,进气段的流动损失更大且激波影响位置更靠近上游。

摘要：为了克服交流驱动介质阻挡放电产生连续低温等离子体应用于脉冲爆震发动机点火的困难,通过频率控制,成功设计了按一定频率周期性地产生低温等离子体,放电参数可调,单次放电时间为0.1~1000ms频率为0.1~100Hz。等离子体点火器采用同轴电极结构,单次放电时间0.5ms实现了可燃混气点火,成功触发爆震,这些结果表明采用交流驱动低温等离子体点火触发爆震是可行的。

摘要：为了研究不同几何形状障碍物对激波触发爆震波的影响,对氢气/空气混合物在不同马赫数的激波作用下的爆震波触发过程进行了数值模拟与分析。研究发现,对于不同几何结构的障碍物,触发爆震波的机理不同,热点的产生可以是激波与激波的相互作用,也可以是激波与壁面的相互作用。对于堵塞比较小的障碍物,合理的结构设计可以使成功触发爆震波的激波马赫数进一步减小。

摘要：PDE设计了两种结构的排气引射增推装置,通过对两种结构排气引射增推装置的试验对比,研究了排气引射增推装置对PDE推力贡献,试验结果表明在合理的结构设计下,采用排气引射增推装置可使PDE平均推力增加50%左右。理论分析了排气引射增推装置的工作机理,及不同结构参数对PDE排气引射增推装置的影响,为PDE排气引射增推装置优化设计提供了理论和试验依据。

摘要：针对Ma10量级高超声速飞行器应用背景,为了实现斜爆震发动机一体化,基于氢气与空气预混来流条件,开展斜爆震发动机设计研究。通过压缩波系配置,分析进气道压缩过程对斜爆震发动机燃烧室入口参数影响规律;针对不同燃烧室入口条件,开展斜爆震驻定燃烧过程仿真分析,获得入口来流参数与几何参数对斜爆震燃烧组织过程影响规律;基于优选方案,开展斜爆震发动机进气道与燃烧室一体化数值仿真。研究结果表明:随着当量比、斜劈角增大,爆震波后的压力与温度与相应的爆震波角会增大;通过合理选取进气道与燃烧室结构参数,可以实现斜爆震发动机进气道压缩过程与燃烧组织过程的匹配。

摘要：为了缩短脉冲爆震发动机燃料/空气混气的充填时间,设计加工了旋转筒控制间歇进气的多爆震室PDE原型机,并开展了试验研究。试验结果表明,原型机在总频率60Hz条件下可以稳定间歇工作,并且产生了450N的正向推力。

摘要：设计了一台内径58mm,长度1 275 mm的脉冲爆震发动机(PDE)原型机。采用地面充压进气,在工作频率30～50 Hz的工况下研究PDE爆震管内的压力波特性。试验发现,该PDE样机在频率50 Hz以内都能够稳定的以间歇方式工作,爆震波峰值压力大于1．6 MPa；随着PDE工作频率的提高,工作频率为45～50 Hz时,比40 Hz以下工作频率提前触发了爆震波,且爆震波得到了充分的发展。

摘要：通过对脉冲爆震火箭发动机（Pulse Detonation Rocket Engine，PDRE）气动阀，气动阀和雾化喷嘴一体化设计，进行改善燃油蒸发、掺混，改善点火性能，强化燃烧等关键技术的研究，研制一台内径58mm，长1300mm的PDRE原型样机。试验表明，该PDRE样机能产生稳定的间歇爆震波。根据混气充填速度的不同，以汽油/空气为推进剂的PDRE工作频率可以在25～40Hz内变化。试验对汽油／氧气为推进剂的PDRE进行研究，其工作频率可达10Hz。

摘要：为给前体带有悬臂预喷注结构的吸气式高超声速飞行器进气道设计提供参考,本文设计了一种带有悬臂预喷注结构的压缩斜楔模型,采用数值仿真方法研究了该结构喷注前后的流场特性,并分析了悬臂截面形状变化以及悬臂外径变化对该流场的影响。结果表明:在楔面上设置悬臂预喷注结构,其产生的诱导激波会增加楔面激波的强度和激波角,并在悬臂下游产生一定范围的低总压区域,喷注后在悬臂喷注结构下游可获得面积较大、距壁面一定距离且氢气与空气分布较均匀的掺混区域。不同悬臂截面形状对楔面激波的影响较小,使用方形截面的悬臂结构会增加悬臂下游低总压区域的范围,但氢气与主流的掺混性能有显著提高。增加悬臂外径会使悬臂诱导激波对楔面激波的影响增加,悬臂后方低总压区域的范围增大,但在本文研究范围内对氢气与主流的掺混性能影响较小。因此,在前体带有预喷注结构的进气道设计过程,可根据要求选择合适的悬臂截面形状,而在使用圆形截面悬臂时尽可能选择较小的悬臂半径。

摘要：为定量研究燃料分布对旋转爆震波传播特性的影响,针对两种环缝/小孔喷注方案开展了数值和实验研究。针对燃料(H2)和氧化剂(air)分开喷注的旋转爆震燃烧室模型,开展冷流掺混的三维数值模拟研究,给出了掺混均匀度评价参数,获得了两种喷注模型的反应物掺混均匀度沿轴向的变化规律。针对这两种喷注模型,开展旋转爆震波传播特性实验研究,分析了旋转爆震波的传播速度、工作稳定性、当量比边界等。研究结果表明:将燃料喷注小孔前移,可大幅提高燃烧室头部的掺混均匀度;随着掺混均匀度的提高,旋转爆震波的传播速度增加,传播稳定性明显提高,稳定工作的当量比下限从1.08拓宽至0.57。研究结论可为旋转爆震发动机喷注结构设计提供参考。