杨鹏飞 张子健 ** 杨瑞鑫 滕宏辉 , 姜宗林

* (中国科学院力学研究所高温气体动力学国家重点实验室,北京 100190)

† (中国科学院大学工程科学学院,北京 100049)

** (香港理工大学航空与民航工程学系,香港九龙 999077)

†† (北京理工大学宇航学院,北京 100081)

引言

气相爆轰波是一类超声速传播的燃烧波,依靠强激波压缩实现自点火,燃料燃烧释放的热量维持前导激波的自持传播,同时波后产物的温度和压力急剧增加.相比依赖于热质输运过程进行点火的爆燃燃烧,基于爆轰燃烧的推进系统具有热循环效率高、能量转换迅速的特点.现有的爆轰燃烧推进系统主要包含利用正爆轰波(normal detonation wave,NDW) 进行燃烧组织的脉冲爆轰发动机(pulse detonation engine,PDE)、将爆轰波限制在环形筒状燃烧室内周向传播的旋转爆轰发动机(rotating detonation engine,RDE)和利用斜爆轰波(oblique detonation wave,ODW)进行燃烧组织的斜爆轰发动机(oblique detonation engine,ODE).3 种爆轰发动机具有各自的适用范围和工作特点,得到了广大研究人员的关注[1-3].

与超声速来流中的斜激波类似,斜爆轰波具有较大的切向气流速度,法向来流速度一般要大于可燃混合物的CJ (Chapman-Jouguet)爆速,以限制爆轰波前传.因此,斜爆轰的波面角度和燃烧产物的状态能够随着来流参数的变化进行自适应地调整,适合在高速推进系统中进行燃烧组织.图1 给出了斜爆轰发动机的工作原理图:以发动机为参考系,斜爆轰发动机的工作过程可以概括为经过进气道压缩的高空高速气流与喷注的燃料进行掺混,可燃混合物在燃烧室入口处……