固冲补燃室团聚硼颗粒燃烧试验

研究团聚硼颗粒在补燃室中的点火燃烧对提高固冲发动机性能具有重要意义。通过试验模拟固冲发动机工作过程的方法,开展了补燃室流场条件下的团聚硼颗粒点火燃烧试验。结合高速火焰图像处理技术和流场参数测量结果,对试验中团聚硼颗粒的点火燃烧状态、火焰结构以及颗粒尺寸变化等进行了分析,获得了补燃室燃气温度和氧气含量等因素对团聚硼颗粒点火燃烧过程的影响机制。对燃烧残渣进行了分析,发现燃烧前后颗粒尺寸变化不大,燃烧过程中高温气流可能进入了颗粒内部并与硼颗粒发生反应。     

头部两侧和单侧进气对固冲发动机燃烧影响

为了研究进气道布局形式对固冲发动机二次燃烧性能的影响,分别对头部两侧进气和单侧进气2种布局方案的固冲发动机开展了二次燃烧仿真和试验对比研究。结果表明:单侧进气时补燃室掺混燃烧效果优于两侧进气;单侧进气会导致补燃室局部出现高温高速区域,对补燃室热防护不利;在相同的工况下单侧进气获得的推力与两侧进气相当。     

进气道角度对含硼推进剂固冲发动机性能的影响

为了提高含硼推进剂固体火箭冲压发动机内硼颗粒的燃烧效率,采用颗粒轨道模型进行了补燃室两相流的数值模拟,其中硼颗粒的点火和燃烧模型采用的是King模型,建立了发动机补燃室内简单反应流模型,在该模型下研究了进气道的位置对非壅塞固体火箭冲压发动机燃烧效率的影响,并在此基础上进行直连式试验研究.结果表明,后进气道角度为60°时的燃烧效率比90°时高.     

固体燃料冲压发动机两种内旁路构型燃烧性能数值分析

使用数值模拟方法对比分析了环型通道与齿轮型通道两种内旁路构型的燃烧性能,固体燃料为丁羟,燃烧采用总包反应,反应速率由涡团耗散模型计算.研究发现,环型通道在补燃室头部产生突扩回流区,仍为扩散燃烧;齿轮型通道在补燃室头部产生对称的涡结构,能够增强未燃烧燃料与旁路空气的掺混效果,且总压损失与环型相当,综合燃烧性能较好.     

固冲发动机进气道工作过程干扰因素

分析了固冲发动机进气道、补燃室、尾喷管一体化流场中,在不同干扰因素下的进气道工作过程,研究了进气道出口燃气压力在时间上和空间上的突变以及尾喷管喉径的突变对进气道内部流动过程的影响,得到了不同干扰因素下的进气道工作特性.结果表明:进气道出口燃气压力在时间上的突变容易引起进气道出口燃气反压分布不均;进气道内流场对压力空间突...     

带有中心预燃室的冲压发动机数值模拟研究

为提高低压条件下燃烧室点火和火焰稳定性能,设计了一种中心预燃室结构的冲压发动机。运用数值模拟方法对简化燃烧室内部的喷雾燃烧流场进行了分析。结果表明:随着燃烧室工作阶段的不同,预燃室尾部收缩段对内外涵气流相互作用的影响存在差异;由于局部压差的增大,预燃室取气口将出现局部加速效应;预燃室内流动过程受下游燃烧的影响。     

水燃比对水冲压发动机性能影响数值模拟与试验研究

为了研究水燃比对二次进水水冲压发动机比冲性能的影响规律,建立了发动机补燃室两相反应模型,对镁基水冲压发动机进行了数值模拟,获得了发动机比冲、喷管出口温度及出口速度随水燃比变化趋势,在此基础上进行了水冲压发动机地面直连式试验研究.结果表明,存在最佳水燃比使二次进水水冲压发动机比冲性能较优.     

预燃室内气氢气氧射流燃烧过程数值分析

建立了液体火箭发动机预燃室内气氢气氧射流燃烧过程的数学模型,包括燃烧过程控制守恒方程、湍流流动方程和湍流燃烧模型,以及求解控制方程所需的辅助关系式;给出了模拟射流燃烧过程的数值方法。对于给定的预燃室结构型式和尺寸,研究了喷嘴构型和氧的喷射方式对化学反应流场和燃烧性能的影响规律。结果表明,喷嘴构型和氧的喷射方式对流动过程和燃烧性能都有影响,且喷嘴结构的影响较为明显。     

数值模拟气/气喷嘴速度比对燃烧性能的影响

为研究应用于全流量补燃循环发动机的不同气/气喷嘴得到的燃烧流场,通过求解NavierStokes方程组,对不同燃料与氧化剂速度比下的流动燃烧过程进行了数值计算,计算结果与实验结果吻合。仿真结果表明:增加速度比能使燃烧火焰面提前,燃烧效率变大。如果发动机的长度受到限制,可以适当增加速度比以实现高效燃烧。     

粉末燃料冲压发动机内镁粉尘云层流燃烧模型

对粉末燃料冲压发动机预燃室内镁粉尘云燃烧过程进行了研究,建立了镁粉尘云的一维层流预混燃烧模型。研究表明,镁粉尘云层流火焰传播很稳定,燃烧过程中火焰结构基本不变,燃烧区很薄,而预热区厚度约是燃烧区的2-3倍。粉尘云中镁颗粒的蒸发和气相镁与氧气的均相反应是产生火焰的直接原因,也是火焰得以传播的关键。预热区气相温度升高主要靠燃烧区气体的导热和扩散过来的气相镁与氧气反应释放热量,而预热区颗粒相温度升高主要靠气相对其对流传热。分析了各参数对粉尘云燃烧的影响,颗粒相对浓度对粉尘云燃烧的影响比较复杂,在浓度较低的情况下,增大颗粒相对浓度有利于粉尘云快速燃烧;而在浓度较高的情况下,增大颗粒相对浓度则不利于粉尘云快速燃烧。随颗粒粒径的增加,火焰传播速度减小,火焰温度升高,预热区厚度增大。火焰传播速度和火焰温度随粉尘云初温增加线性增长,预热区厚度随粉尘云初温增加抛物线增长。数值模拟与文献中试验结果的变化趋势相一致。     

燃烧对固体燃料冲压发动机附着点的影响

应用 PHOENICS软件模拟了固体燃料冲压发动机 ( SFRJ)的冷流和以 HTPB、PS为推进剂的简单反应流。结果表明 :在相同入口条件下 ,燃烧使附着点明显前移 ,从而改变了流场结构 ;入口温度不影响冷流时的附着点 ,但在有反应情况下则有一定影响 ;在两种情况下入口流量对附着点均无影响。     

固体燃料冲压发动机飞行性能分析

固体燃料冲压发动机性能通过进气道与导弹飞行工况关联在一起,其工作过程需考虑导弹飞行参数对发动机性能的影响。与其它冲压发动机相比,固体燃料冲压发动机一个显著特点是推进剂燃烧过程不仅与推进剂配方、发动机结构和燃烧室压强有关,还取决于燃烧室入口空气参数,因此工作过程较为复杂。在国内首次建立固体燃料冲压发动机工作过程仿真模型,并分析导弹飞行马赫数和高度对发动机性能的影响规律。     

固液火箭冲压发动机推力调节的一种方法

推力调节是整体式固液火箭冲压发动机研究的一项关键技术.基于发动机推力调节工作原理,推导了一种推力调节方法,数字仿真结果证明了该方法的可行性.     

基于非线性动力学的液体火箭发动机高频不稳定燃烧过程

采用非线性动力学方法对液体火箭发动机非线性高频燃烧不稳定工作过程进行了研究。气相控制方程组用欧拉坐标系下的Navier Stokes方程组描述,液相控制方程组在Lagrangian坐标系下进行描述,气、液两相作用通过方程组的源项互相耦合。用高压蒸发理论对火箭发动机喷雾过程进行了描述。采用计算燃烧学的方法对发动机燃烧室内的湍流两相燃烧过程的稳定燃烧状态和高频不稳定燃烧现象进行了数值模拟。通过分析和讨论,得出了火箭发动机高频不稳定燃烧过程的波动过程类似于奇异吸引子的结论。     

Recent advances in catalytic combustion of AP-based composite solid propellants

Composite solid propellants (CSPs) have widely been used as main energy source for propelling the rockets in both space and military applications. Internal ballistic parameters of rockets like characteristic exhaust velocity, specific impulse, thrust, burning rate etc., are measured to assess and control the performance of rocket motors. The burn rate of solid propellants has been considered as most vital parameter for design of solid rocket motors to meet specific mission requirements. The burning rate of solid propellants can be tailored by using different constituents, extent of oxidizer loading and its particle size and more commonly by incorporating suitable combustion catalysts. Various metal oxides (MOs), complexes, metal powders and metal alloys have shown positive catalytic behaviour during the com-bustion of CSPs. These are usually solid-state catalysts that play multiple roles in combustion of CSPs such as reduction in activation energy, enhancement of rate of reaction, modification of sequences in reaction-phase, influence on condensed-phase combustion and participation in combustion process in gas-phase reactions. The application of nanoscale catalysts in CSPs has increased considerably in recent past due to their superior catalytic properties as compared to their bulk-sized counterparts. A large surface-to-volume ratio and quantum size effect of nanocatalysts are considered to be plausible reasons for improving the combustion characteristics of propellants. Several efforts have been made to produce nanoscale combustion catalysts for advanced propellant formulations to improve their energetics. The work done so far is largely scattered. In this review, an effort has been made to introduce various combustion catalysts having at least a metallic entity. Recent developments of nanoscale combustion catalysts with their specific merits are discussed. The combustion chemistry of a typical CSP is briefly discussed for providing a better understanding on role of combustion catalysts in burning rate enhancement. Available information on different types of combustion nanocatalysts is also presented with critical comments.     

火箭-双燃烧室冲压组合循环发动机概念研究

临近空间高超声速飞行器近年来获得了广泛关注,本文提出一种以基于火箭发动机和双燃烧室冲压发动机的多模态火箭-双燃烧室冲压组合循环发动机作为飞行器的动力系统,并进行了性能分析研究。该飞行器在海拔10 km左右高度以0.8马赫的速度投放,在重力和发动机推力的联合作用下,能够在海拔5～8 km处加速到2马赫;然后加速爬升进入临近空间,发动机工作在引射亚燃或者双燃烧室亚燃模态下。可以根据实际选择高推重比、较低推进剂比冲效率的引射亚燃模态,或是较低推重比、高推进剂比冲效率的双燃烧室亚燃模态。最终飞行器加速到6马赫(26 km),进入双燃室超燃模态。针对空中发射模式和地面发射模式进行了轨道优化,仿真结果表明:在加速爬升到6马赫(26 km)的过程中,空中发射模式相比较地面发射模式可以节省37%的推进剂;空中发射模式存在一个负的最优初始飞行角度使得剩余质量与初始质量的比值达到最大。     

FY-2型发动机燃烧室计算模型

本文提出了一个液体火箭发动机双组元自燃推进剂高压燃烧过程的计算模型。模型考虑了偏二甲肼的分解反应、四氧化二氮的离解反应、高压蒸发、液滴二次雾化以及燃烧室横截面上混合比和流强分布的不均匀性。应用该模型对FY-2型发动机的三种喷注器结构的燃烧效率及能量释放分布进行了理论计算,计算结果与试车数据和现象相当吻合。     

无电焊接材料的燃烧速度和燃烧温度研究

采用高放热性的铝热剂（CuO＋Al）并加入适当的添加剂,制备了便携式的无电焊接笔材料,其燃烧速度可控,且具有高的燃烧温度。研究了反应剂颗粒大小、混料均匀性等对无电焊接笔材料的燃烧性能的影响。结果表明：反应剂粒径对无电焊接笔的燃烧速度具有显著影响,随着反应剂粒径的增大,燃烧速度明显减慢。反应剂粒径和混料时间是影响单位时间放热量和混料均匀度的主要因素,因而对无电焊接笔的燃烧温度具有明显影响。在一定的混料时间下,反应物粉末具有最佳的混料均匀性。反应物粒径小且混料均匀性好的无电焊接笔材料,其燃烧温度高。