超聲速斜爆震發動機起爆過程研究綜述

李自然，林志勇，韓 旭

（國防科學技術大學航天科學與工程學院，湖南長沙410073）

0 引言

近年來，以高超聲速技術為基礎、吸氣式發動機及組合循環發動機為動力的高超聲速飛行器作為21世紀空天飛行器的一個重要發展方向，得到了各主要軍事強國的普遍關注。超燃沖壓發動機作為高超聲速技術動力系統的一種重要方案，得到了各研究國家的普遍重視。

目前采用的超燃沖壓發動機中的燃燒通常是以擴散燃燒為主的部分預混的等壓燃燒過程。這種燃燒方式需要較長燃燒室來完成燃燒，不可避免地加大了氣流內阻，增大了發動機的結構重量和熱防護難度。此外，當超燃沖壓發動機飛行馬赫數增加到一定值后（一般認為Ma>8），性能開始急劇下降。解決以上問題的方法主要有兩類：1）增強燃料與來流空氣混合，主要以化學動力學和火焰傳播來控制燃燒過程；2）改變燃燒組織循環過程。

爆震燃燒能在微秒時間量級內完成燃料能量的釋放，同時爆震波傳播速度可達到每秒千米量級，因此比等壓燃燒方式具有更高的熱循環效率，非常適用于新一代高超聲速推進系統[1]。目前國內外開展了大量基于爆震燃燒的推進系統研究，比如連續旋轉爆震發動機和脈沖爆震發動機等。其中斜爆震發動機以駐定的斜爆震形式組織燃燒，與普通的超燃沖壓發動機相比，能在更高的飛行馬赫數下（Ma>10）保持較高的燃燒效率，另外還具有燃燒室長度短、重量輕、飛行阻力小及易于重復啟動等優點[2-6]。