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固体火箭技术
第卷第期..
侧向旋转射流进气对固冲发动机性能的影响①
冯喜平,董韬,李进贤,唐金兰
西北工业大学航天学院,西安
摘要:采用应力方程模型及涡耗散燃烧模型,在不同旋转工况下给定相同进气流量,对侧向进气固冲发动机
补燃室湍流反应流场进行了数值计算,得到了燃烧产物的平衡组分、燃烧温度和其他热力学参数,并在此基础上计算了补
燃室燃烧效率、发动机推力等参数。数值模拟表明,对于侧向进气固体火箭冲压发动机,在空气射流中引入旋转流动,能有
效提高补燃室内的燃烧效率,进一步提高发动机性能。燃烧效率随旋流强度呈先增大、后又减小的规律。采用最佳旋流数
的旋转进气后。可使发动机推力提高约.%。
关键词:固体火箭冲压发动机;旋流进气;二次燃烧;数值模拟
中图分类号: 文献标识码: 文章编号:


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引言建立了各种燃料的燃烧模型¨;在实验研究方面,除
湍流射流中的燃烧,特别是旋转湍流射流中的二常规测试手段外,现代化测试设备被广泛应用,以研究
相燃烧,可大大提高燃烧效率,广泛用于锅炉和工业炉燃烧机理,提出合理燃烧模型。在理论和实验研究
燃烧室设计中,表现出极大的优越性。的同时,被用于旋转湍流射流气一固两相流动和煤
早期,旋转射流技术在燃烧领域中研究的目的是粉燃烧方面,并取得了非常大的成绩。在湍流研究
为了解其对火焰稳定性和燃烧强度的影响,其代表性方面,能较好地考虑旋转流动及流动方向表面曲率变
成果主要来自于荷兰学者和对化影响的应力方程模型被广泛采
隧道炉进行的系统性实验,以及与国际火焰研究基金用。为了更好地模拟高数下的燃烧和非燃
会协同工作的各大学和研究机构进行的实验及理论研烧旋转流动,湍流大涡模拟思想也被应用。
究。。
国外在基础理论研究方面,通过燃烧机理研究,已清华大学工程力学系进行了开拓性研究,,东南大学
①收稿日期:;修回日期:。
基金项目:航天科技支撑基金资助项目。
作者简介:冯喜平一,男,博士,主要从事燃烧流动和热结构方面的研究工作。:..
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年月固体火箭技术第卷
以旋涡流化床锅炉为对象,对涡旋燃烧技术也进行了
大量研究,其研究目的是改善燃烧。
旋转射流燃烧技术在军事工业中也有应用。美国
洛克达因和公司的技术人员应用该项技术,研
制出了名为涡流燃烧紧凑推力装置的燃烧装
置,以提高吸气式发动机推力。美国通用电气公司和
法国国营航空发动机研究制造公司研制的图旋流器结构示意图
燃烧室,波音公司验证机的方案也采.
用推进系统。在国内,航天所用试验方法研
究了一种加装叶片旋流器的双进气道式冲压燃烧进哂罐善雾需气
室。结果表明,强旋流产生的回流区有利于保持, 、
火焰稳定和提高燃烧效率。
固冲发动机是冲压发动机和火箭发动机组合而成\ ,一
的一种新型导弹动力装置。为了提高推进剂能量特进堂进气道空气
\ 一/旋转方向
性,固冲发动机采用含硼贫氧推进剂。由于硼的燃烧
温度较高,二次燃烧的组织及燃烧效率是该发动机的图进气道空气旋转方向示意