脈沖爆震發動機非穩態排氣及噴管設計分析

王永佳，嚴 宇，焦中天，，張 揚，范 瑋

(1. 西安航天動力研究 液體火箭發動機技術重點實驗室，陜西 西安 710100；2.西北工業大學 動力與能源學院，陜西 西安 710072；3. 西安現代控制技術研究所，陜西 西安 710054)

0 引言

燃燒是推進系統中非常重要的過程，化學反應將燃料的化學能轉變為工質的熱能，再轉變為動能，從而產生推力。自然界中存在兩種形式的燃燒，即緩燃燃燒與爆震燃燒。現有的空天類發動機工作循環多基于等壓燃燒，其熱循環效率很難繼續提升。爆震燃燒由于具有極快的釋熱速率，使得其燃燒過程接近等容燃燒，相對于等壓燃燒具有更高的熱循環效率。基于爆震燃燒的脈沖爆震發動機(pulse detonation engine，PDE)受到學者的廣泛關注。

在PDE工程應用中，得到穩定高頻爆震波后，如何將爆震燃燒釋放出的化學能有效地轉化為發動機的推進動能變得十分關鍵，這直接關系到發動機性能的優劣。在過去的數十年間，有關PDE噴管的一些數值模擬和實驗研究有過許多報道，但由于PDE的間歇式工作特性和內部非穩態流動的特點，給噴管的設計選取及分析研究帶來了很大的挑戰。