脉冲爆震发动机非稳态排气及喷管设计分析

摘要

为初步得出适用于脉冲爆震发动机的喷管设计准则,基于数值模拟和理论分析方法,对脉冲爆震燃烧非稳态排气过程及适用的喷管设计方法进行了分析。脉冲爆震燃烧的非稳态排气过程可分为4个阶段:爆震波传播阶段、压力速降阶段、压力平台阶段和低压排气阶段。以直管中的C_(2)H_(4)/O_(2)脉冲爆震燃烧为例,排气压力在90.6 p_(∞)~1.72 p_(∞)范围内变化,若采用非稳态喷管设计方法,则可调喷管的扩张比对应为13~1。若采用固定型面喷管,则应当尽可能避免过膨胀状态下的激波损失,喷管设计点参数可使用排气压力平台区燃气参数进行计算,推力系数可达到95%左右。固定型面喷管设计点的气体参数对应最后一道泰勒膨胀波传播至出口时的燃气状态参数,可用经典爆震理论公式推导求解,从而实现脉冲爆震燃烧室固定型面喷管的快速设计。