宋文艳, 王艳华

(西北工业大学 动力与能源学院, 西安 710072)

0 引 言

在超燃冲压发动机地面试验中，为了模拟飞行状态下发动机的高焓空气来流，国内外广泛采用燃烧加热方式对试验空气进行加热升温。采用燃烧加热方式获得的试验来流中含有H2O、CO2及自由基等污染组分，污染组分的存在使试验空气的物理化学特性、热力学性质与真实大气存在差异，从而对发动机燃烧反应过程、点火和熄火特性、火焰传播特性以及燃烧释热规律等产生影响，导致地面试验结果不能直接反映真实飞行条件下发动机的工作状态[1-8]。

Virginia大学研究人员针对氢气或乙烯燃料双模态超声速燃烧室，开展了主要污染组分H2O、CO2对燃烧室性能影响试验研究[9-12]。在Virginia大学电阻加热器产生的纯净空气来流中添加污染组分H2O、CO2，可以获得高达1200K的污染空气来流。基于此设备，Virginia大学开展了纯净空气来流和污染空气来流的燃烧室对比试验。研究结果表明：(1)H2O、CO2污染对超声速燃烧室性能存在显著影响，尤其是在燃烧室发生模态转换的当量比范围内；(2)与纯净空气来流相比，污染空气来流状态下燃烧室发生模态转换对应的当量油气比更高，且在变当量比燃烧室对比试验中发现，污染组分的存在会导致燃烧室发生模态转换路径改变；(3)相对于纯净空气来流，添加摩尔分数3.0%的H2O时，燃烧室壁面压力和推力明显下降，但是继续增加H2O的摩尔分数至6%、9%和12%时，燃烧室性能仅产生较小的额外减小；(4)相对于H2O，CO2污染对燃烧室的性能影响更大，这说明在地面试验中，采用纯氢气燃料比采用碳氢燃料燃烧加热来流，燃烧室性能与纯净空气来流时差异更小。……