● 摘要
冲压转子发动机是集常规燃气涡轮发动机和冲压发动机两者优势于一体的一种新概念发动机,在实际应用方面有着显著的潜力,但其特殊的结构和气动特点对燃烧系统提出了新的挑战。燃烧室在旋转轮缘上,除了高速气流外,还受到非常巨大的离心加速度场的影响,为了在如此恶劣的环境下保持高效稳定燃烧,需要提出新的燃烧室结构,来适应冲压转子发动机的特殊要求。本文经过对冲压转子发动机上的燃烧室气动热力分析,提出了高位预燃级加低位主燃级的组合燃烧方案。在径向高位布置具备良好稳火特性的预燃级,利用强离心加速度场的作用引导预燃级的高温燃气向通道内缘传播,进而引燃低位主燃级喷入的燃油。其中预燃级的选择是非常重要的。性能良好的预燃级是整个燃烧室稳定燃烧的根源,本文在对有关冲压转子发动机燃烧室的方案进行了研究分析,对多种预燃级方案进行了分析比较,包括塔台式、V型锥以及后台阶等。通过比较,作为冲压转子发动机燃烧室预燃级,后台阶方案具有较好的应用潜力。对此,本文又开展了针对后台阶预燃级方案的理论分析,数值模拟并进行了试验验证,最后确定了后台阶预燃级加主燃级的联合试验,具体试验中又对主燃级进行了必要的改进,加装了v-gutter,试验证明这一改进对主燃级联焰与稳定燃烧有很大的改善。验证了该方案的可行性,进一步为转子燃烧室实现高效稳定燃烧打下基础。
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