刘 彧, 肖保国, 王 兰, 陈伟强

中国空气动力研究与发展中心 高超声速冲压发动机技术重点实验室, 四川 绵阳 621000

0 引 言

斜爆震冲压发动机是面向高马赫数飞行的吸气式推进技术。由于爆震燃烧的放热速度很快，相比于常规的超燃冲压发动机，斜爆震冲压发动机能够显著缩短燃烧室长度，从而减轻发动机重量、减小发动机热防护面积。此外，在高马赫数下，气流总温很高，如果在燃烧室中引入低速回流的火焰稳定区域，离解反应对发动机的负面影响可能非常严重。采用斜爆震燃烧允许燃烧室入口马赫数更高，且无需引入低速回流区进行火焰稳定，从而有效减轻气流离解程度。然而，斜爆震冲压发动机自提出以来，长期处于概念和基础研究阶段。原因之一是与惰性激波相比，斜爆震的驻定稳定性较难实现。Pratt等[1]通过爆震极曲线分析指出，斜爆震仅能在一定的楔角范围内驻定。该范围的下限称为CJ极限，上限称为脱体极限。当楔角大于脱体极限时，斜爆震将会脱体；当楔角小于CJ极限时，所获得的弱爆震解是违反热力学第二定律的。Ghorbanian等[2]分析了双楔流动，认为斜爆震的驻定稳定性所允许的楔角范围应比Pratt等提出的更窄。Ashford等[3]则认为斜爆震的驻定稳定性实际上不受CJ极限的限制，因为在这种情况下不会产生弱爆震，而会产生CJ斜爆震和紧随其后的泰勒稀疏波。Verreault等[4]数值模拟了楔角小于CJ极限值时的斜爆震，证实了此时斜爆震的波角特性。Choi等[5]研究了脱体斜爆震的特性，发现斜爆震的稳定性紧密依赖于楔面长度。……