固体燃料超燃冲压发动机燃烧室掺混燃烧数值研究①

刘伟凯，陈林泉，杨向明

(中国航天科技集团公司四院四十一所，西安 710025)

固体燃料超燃冲压发动机燃烧室掺混燃烧数值研究①

刘伟凯，陈林泉，杨向明

(中国航天科技集团公司四院四十一所，西安 710025)

根据国外研究机构的直连式试验数据，设计了固体燃料超音速燃烧室模型，建立了超音速燃烧数值计算的数学模型，通过数值模拟获得了超音速燃烧室流场内的气体状态参数分布。结果表明，超音速燃烧室静压随轴向距离的增加而逐渐降低;流场中心区域为混合超音速流动，而后向台阶的圆周区域为亚音速流动;燃烧效率随轴向距离的增加而增加。

超燃冲压发动机;固体燃料;掺混燃烧;燃烧效率

0 引言

超燃冲压发动机是高超音速飞行器的理想动力装置，固体燃料超燃冲压发动机以其结构简单、易于存储、成本低等优点成为各国研究机构研究的热点［1-2］。固体燃料超音速燃烧室内的燃烧流动过程非常复杂，存在燃料分解气化、气化燃料与来流空气的混合、湍流燃烧、激波及其附面层的相互干扰、流动分离与再附着等现象，流场数值仿真能在代价相对较小情况下充分研究燃烧室燃烧流动过程［3］。国外Jarymowycz等通过数值模拟研究，认为燃烧室入口温度和压强对推进剂燃速有很强的影响［4］;Ben-Arosh等发展了二维轴对称计算模型，认为燃烧室结构对设计参数有很强的敏感性，不合适的结构会导致熄火或热壅塞［5-6］;Simone和Bruno对采用LiH作为超燃冲压发动机固体燃料的发动机性能进行了分析，认为LiH是一种理想的、具有潜力的高能量密度的超燃冲压发动机固体燃料［7］。……