超聲速燃燒地面試驗的蓄熱式加熱器及其關(guān)鍵技術(shù)

李龍飛，王延濤，楊偉東，洪 流

（西安航天動力研究所，陜西西安710100）

0 引言

超燃沖壓發(fā)動機(jī)的研制需要進(jìn)行地面試驗，研制成功與否取決于是否充分模擬超燃沖壓發(fā)動機(jī)的工作狀態(tài)，從而使地面數(shù)據(jù)庫的基本數(shù)據(jù)能夠準(zhǔn)確地與飛行數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)。直連試驗系統(tǒng)和自由射流試驗系統(tǒng)是當(dāng)前國內(nèi)外超燃沖壓發(fā)動機(jī)地面的主要技術(shù)途徑，兩者均需要提供能模擬高超聲速飛行狀態(tài)的高焓、高壓、高馬赫數(shù)和氣體組分的來流（簡稱模擬來流）。為了模擬來流的焓值通常采用加熱器加熱氣流，并保證試驗氣體中氧氣的體積組分與空氣中的一致。加熱方式有多種，如電阻加熱、電弧加熱、燃燒加熱、激波加熱和蓄熱式加熱等[1]。在這些加熱方式中，連續(xù)式電阻加熱器能提供純凈來流空氣，但空氣一般只能加熱到總溫1 000 K左右，在高超音速中使用受到很大限制。電弧加熱、燃燒加熱產(chǎn)生的氣體總存在一定污染。因此，加熱方式成為超燃沖壓發(fā)動機(jī)地面模擬試驗的關(guān)鍵和基礎(chǔ)。本文比較了幾種典型的加熱方式，重點介紹蓄熱式加熱器的工作原理、關(guān)鍵技術(shù)及突破途徑，為我國超燃沖壓發(fā)動機(jī)地面試驗系統(tǒng)的建設(shè)提供參考。

1 加熱方式及對比

高超音速風(fēng)洞和推進(jìn)試驗設(shè)備在通過設(shè)備噴管膨脹前需要對氣流進(jìn)行加熱，模擬出真實氣體條件和化學(xué)效應(yīng)是很重要的。雖然有很多新技術(shù)，但目前最實際和常用的加熱方法仍然是：1）電弧加熱器；2）燃燒加熱器；……