谭风光,王可,于潇栋,王云,李清安,范玮

1. 西北工业大学 动力与能源学院, 西安 710072 2. 西北工业大学 陕西省航空动力系统热科学重点实验室, 西安 710129

爆震波可看作一道带化学反应的激波,激波压缩导致的温度和压力突跃,触发了可燃混合物中的化学反应。与缓燃燃烧相比,爆震燃烧具有释热速率快、自增压的特点,基于爆震燃烧的动力装置具有热循环效率高、结构简单等潜在优点,有望成为未来高超声速飞行器的可行动力形式[1]。近二三十年以来,众多学者致力于将这种燃烧方式应用于推进系统,以进一步提高推进系统的性能[2-3]。目前,研究比较广泛的基于爆震燃烧的动力形式主要包括脉冲爆震发动机[4](Pulse Detonation Engine,PDE)和旋转爆震发动机[5-6](Rotating Detonation Engine,RDE),二者均可分别以吸气式和火箭式两种模式工作。经过多年研究,人们对PDE的具体工作过程和性能影响因素有了较为深入的理解,取得了一系列进展。截至目前,已有多位学者发表了相关研究综述[7-10]。按照是否携带氧化剂,PDE可分为脉冲爆震火箭发动机[11](Pulse Detonation Rocket Engine,PDRE)和吸气式脉冲爆震发动机(Air-breathing Pulse Detonation Engine,APDE)。

PDE需在爆震管内周期性产生爆震波,爆震燃烧后的高温高压产物快速排出时产生推力,它的性能与工作频率紧密相关。传统观念下,为获得高频稳定的爆震波,需要有相应的措施控制爆震管内燃料、氧化剂和隔离介质的间歇式填充。其中,应用最广泛的控制方式,主要包括有阀式[12-13]、半无阀式[14](混合式)和无阀式[15](即气动阀式)3种。有阀模式主要使用响应频率较高的机械阀门,如高频电磁阀[16]或者旋转阀[17],来精确控制燃料、氧化剂和隔离介质的填充。……