超燃冲压发动机燃烧室火焰检测的研究

摘要

为了满足未来航天发展对运载技术的需求；以及未来军事斗争中，争夺制天权和发展远程快速打击力量的军事需求，世界各国都在致力于高超声速飞行器的研制。其中与超声速燃烧冲压发动机推进系统相关的技术是其核心技术，它包括优化设计方法、材料、进气道、燃料特性、非定常过程、燃烧过程和动能恢复等关键技术。在超燃冲压发动机中，气流速度大于1000m/s，燃料在燃烧室停留的时间为毫秒级，使得发动机中点火与火焰稳定比较困难。如当地流场温度、压力、组分分布以及点火能量的供给方式等对燃烧室内的燃烧过程都会产生很大影响，严重的可能导致发动机的熄火。这就限制了飞行器的机动性，从而降低了飞行器的战术性能。
　　超声速燃烧冲压发动机在高飞行马赫数下，如何实现在燃室内燃料与空气在有效混合的基础上，迅速、可靠地点燃，并形成稳定的火焰是超燃冲压发动机正常工作的前提。因此设计一个超燃冲压发动机燃烧室火焰检测器来检测燃烧室内的燃烧情况是非常必要的。本文以超燃冲压发动机燃烧室内燃烧的火焰为研究对象，对超燃冲压发动机燃烧室的火焰检测进行了分析和研究。
　　首先，针对超燃冲压发动机燃烧室的火焰信号提取的问题，并依据火焰信号的性质，采用光电信号的基本测量方法，拟建立超燃冲压发动机燃烧室的火焰检测器的硬件系统。主要包括：光电转换电路的分析及设计，模拟信号处理电路的设计及微处理器的选择及其外围扩展电路的设计。
　　其次，以设计超燃冲压发动机燃烧室火焰检测器硬件平台为基础，针对超燃冲压发动机燃烧室的火焰燃烧状态检测的问题，采用基于快速傅立叶变换及模糊辨识的方法，拟实现火焰状态检测。并针对熄火检测，采用小波分析的方法，拟实现对超燃冲压发动机的熄火检测。
　　最后，基于所设计超燃冲压发动机燃烧室火焰检测器的软硬件平台，拟对超燃冲压发动机燃烧室火焰检测器的性能进行试验验证，并对试验结果与设计要求进行对比分析。

目录

超燃冲压发动机燃烧室火焰检测的研究

RESEARCH ON FLAME DETECTION OF SCRAMJET COMBUSTOR

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 引言

1.2 课题研究的目的及意义

1.3 国内外研究现状

1.4 课题研究的主要内容

第2章 超燃冲压发动机火焰检测器系统框架及原理

2.1 引言

2.2 超燃冲压发动机火焰检测器的系统框架

2.3 超燃冲压发动机火焰检测模拟信号处理的基本原理

2.4 超燃冲压发动机火焰检测数字信号处理的基本原理

2.5 本章小结

第3章 超燃冲压发动机火焰检测器系统硬件设计

3.1 引言

3.2 超燃冲压发动机火焰检测器系统硬件总体设计

3.3 超燃冲压发动机火焰检测器模拟信号处理电路设计

3.4 超燃冲压发动机火焰检测数字信号处理器电路设计

3.5 本章小结

第4章 超燃冲压发动机火焰检测的信号处理及实现

4.1 引言

4.2 超燃冲压发动机火焰检测器软件总体设计

4.3 快速傅立叶变换的程序设计

4.4 超燃冲压发动机火焰检测的模糊识别程序设计

4.5 超燃冲压发动机基于小波理论的熄火检测

4.6 本章小结

第5章 超燃冲压发动机火焰检测器的验证试验

5.1 引言

5.2 超燃冲压发动机火焰检测器验证试验的系统组成

5.3 超燃冲压发动机模糊融合火焰检测方法的验证试验

5.4 超燃冲压发动机小波熄火检测方法的验证试验

5.5 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

致谢