凹腔布置方案對氣化煤油超聲速燃燒特性的影響*

鐘　戰，王振國，孫明波

(1.國防科技大學 航天科學與工程學院， 湖南 長沙　410073；2.國防科技大學 高超聲速沖壓發動機技術重點實驗室， 湖南 長沙　410073)

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凹腔布置方案對氣化煤油超聲速燃燒特性的影響*

鐘戰1,2，王振國1,2，孫明波1,2

(1.國防科技大學 航天科學與工程學院， 湖南 長沙410073；2.國防科技大學 高超聲速沖壓發動機技術重點實驗室， 湖南 長沙410073)

摘要：針對兩種凹腔布置方案，模擬馬赫數6.0的來流條件，采用氣化RP-3開展了一系列直連式燃燒試驗。依據燃燒流場的可見光圖像、燃燒室壁面靜壓分布和推力增益，對比分析了凹腔布置方案對氣化煤油超聲速燃燒特性的影響。結果表明，凹腔布置方案和當量比對燃燒室內的火焰分布、燃料的釋熱特性和發動機燃燒性能有顯著影響。并聯凹腔的火焰與釋熱主要集中在凹腔附近，燃料比沖對當量比不敏感；單凹腔的火焰與釋熱分布更加分散，燃料比沖隨當量比的增加而提高。

關鍵詞：超燃沖壓發動機；氣化煤油；凹腔；當量比；燃燒特性

當飛行馬赫數低于8時，利用吸熱型碳氫燃料的物理和化學熱沉對高超聲速飛行器進行再生冷卻是目前常用的熱防護方案[1-3]。冷卻通道內，當壓強和溫度均超過熱力學臨界點后，液態煤油碳氫燃料可以直接進入超臨界態。范學軍[4]和高偉[5]等研究發現當溫度足夠高時，噴注過程中超臨界RP-3可以聲速進入燃燒室而不經歷相變過程。因為省略了霧化和蒸發過程，超臨界RP-3的燃燒性能相對于室溫RP-3有大幅提升[4,6]?！?br>