脈沖爆震發(fā)動機(jī)性能分析及調(diào)節(jié)特性研究.pdf

1、本文首先分析了理想爆震循環(huán)、Humprey循環(huán)和Brayton循環(huán)之間的差異，在此基礎(chǔ)上，針對理想脈沖爆震發(fā)動機(jī)(PDE)非穩(wěn)態(tài)工作特性，引入了代表參與爆震循環(huán)工質(zhì)與流入發(fā)動機(jī)內(nèi)總工質(zhì)比的循環(huán)系數(shù)概念，研究了理想脈沖爆震發(fā)動機(jī)的推進(jìn)性能，并與理想傳統(tǒng)穩(wěn)態(tài)推進(jìn)發(fā)動機(jī)進(jìn)行了性能對比。對于以部分充填狀態(tài)工作的脈沖爆震發(fā)動機(jī)，本文也建立了計(jì)算其理想性能的部分充填爆震循環(huán)模型，結(jié)果表明，當(dāng)隔離氣體參與熱力循環(huán)過程時會降低發(fā)動機(jī)總循環(huán)熱效率，但這種

2、工作方式可以有效增大脈沖爆震發(fā)動機(jī)的推進(jìn)性能。 由于理想脈沖爆震發(fā)動機(jī)性能模型只能計(jì)算一定工況下發(fā)動機(jī)所能達(dá)到的最大性能，因此，為了評估脈沖爆震發(fā)動機(jī)實(shí)際推進(jìn)性能，本文總結(jié)了計(jì)算直管脈沖爆震發(fā)動機(jī)實(shí)際推進(jìn)性能的完全充填和部分充填性能模型，利用該模型分析了使用C<,8>H<,18>-Air和H<,2>-Atr兩種燃料系統(tǒng)時火箭式脈沖爆震發(fā)動機(jī)的性能趨勢，并與理想性能趨勢進(jìn)行了對比。同時，本文在自行研制的脈沖爆震發(fā)動機(jī)試驗(yàn)器上對模

3、型的正確性及適用范圍進(jìn)行了驗(yàn)證，結(jié)果表明，歸一化部分充填模型在適用性范圍上比完全充填直管爆震室性能模型更廣。當(dāng)直管脈沖爆震發(fā)動機(jī)后加裝收斂擴(kuò)張噴管(CD噴管)后，其內(nèi)部流場與直管PDE有很大不同，針對其工作特點(diǎn)，本文建立了計(jì)算其性能的狀態(tài)均一化排氣模型，其計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果相符，通過引入一定的修正形式，模型可以比較準(zhǔn)確地預(yù)估帶CD噴管的脈沖爆震發(fā)動機(jī)性能。 在火箭式脈沖爆震發(fā)動機(jī)零維性能計(jì)算模型的基礎(chǔ)上，通過引入進(jìn)氣道和泄氣旁

4、路，建立了吸氣式脈沖爆震發(fā)動機(jī)(APDE)零維性能計(jì)算模型，利用此零維模型分析了各種工作條件變化對亞音速和超音速發(fā)動機(jī)性能的影響，分析了吸氣式脈沖爆震發(fā)動機(jī)性能調(diào)節(jié)特性：節(jié)流特性和變頻特性，給出了吸氣式脈沖爆震發(fā)動機(jī)可能的調(diào)節(jié)規(guī)律。 最后，針對脈沖爆震發(fā)動機(jī)零維性能模型的局限性，本文建立了反映脈沖爆震發(fā)動機(jī)實(shí)際工作過程的一維仿真性能模型，通過對脈沖爆震發(fā)動機(jī)單循環(huán)工作過程仿真，驗(yàn)證了該性能模型的正確性。基于此模型，仿真計(jì)算了兩