SDBD等離子體增強雙股矩形射流摻混性能實驗研究

車學科, 李修乾, 李金龍, 寧永建, 陳慶亞, 陳 川, 王皓田

(1. 航天工程大學, 北京 101416; 2. 太原衛星發射中心, 山西太原 030000)

引 言

姿軌控液體火箭發動機的燃燒效率是決定衛星、 空間站、 深空探測器等各類航天器壽命的關鍵因素. 但姿軌控液體火箭發動機頭部噴注器單元數量一般較少, 燃燒室容積也很受限, 導致推進劑霧化、 摻混性能相對較低, 尤其是發動機處于脈沖工況、 變推力工況下, 霧化、 混合性能更是受到顯著影響. 提高噴注過程中射流摻混特性, 將有效增強燃燒效果[1].

噴嘴是發動機中將推進劑噴注到燃燒室的重要部件, 直接影響噴注射流摻混性能, 進而影響發動機點火與燃燒效率. 國內外對噴嘴特性已經開展了大量實驗與仿真研究[2-10], 主要集中于霧化特性, 或者燃燒不穩定問題, 對推進劑噴注射流、 摻混性能的關注較少[11]. 噴嘴結構一定時, 對噴注狀態進行調節相對困難, 發動機深空復雜條件下點火與燃燒效率降低[12]. 對噴注射流進行控制, 增強射流摻混特性, 使姿軌控液體火箭發動機能夠適應復雜環境, 具有現實需求.

射流控制技術分為主動控制技術和被動控制技術. 被動控制是指使用預先加工的機械結構或者控制裝置對射流進行恒穩強度的控制, 成本較低, 容易實現; 缺點是控制帶寬窄, 附加結構較大[13].

主動流動控制是流動控制領域的熱點方向, 對射流邊界層、 剪切層施加擾動, 使射流摻混特性發生改變[14], 能改善被動流動控制……