斜爆震燃烧与斜爆震发动机研究进展

摘要

发展更高性能的吸气式高超动力成为未来高超声速飞行器研制的重中之重。现有基于煤油燃料的超燃冲压发动机，主要以爆燃模式组织燃烧，在高来流马赫数(Ma≥8)条件下，将面临高来流总温带来的高温离解和化学非平衡效应所带来燃料的能量难以充分释放和利用的难题，相比之下，斜爆震组织燃烧更接近于等容燃烧，具有燃烧释热速率快、热循环效率高等优势，是一种可应用于高马赫数吸气式动力的理想燃烧模式。斜爆震发动机能够显著缩短燃烧室长度，减少释热面积，是高马赫数飞行器极具潜力的吸气式动力方案。其中，斜爆震发动机内流道各部件的匹配设计、燃料喷注-混合、斜爆震波的起爆与驻定等是斜爆震发动机研制的关键技术，是当前高超声速领域的研究热点。但由于其面临的高速、高总温总压的来流条件以及爆震波在流场中的强间断与高速传播特性等，现有试验与数值模拟研究手段难以开展精细的燃烧流动机制研究，进而限制了相关控制机理的揭示与高精度模型的建立，使得斜爆震发动机工程研制较为困难，当前研究仍存在许多值得探讨的地方，文章在综述的同时对下一步研究提出相关建议。

关键词

高超声速推进 / 高马赫数 / 斜爆震波 / 斜爆震发动机

基金资助

国家自然科学基金资助项目(No.52376126); 陕西省自然科学基金资助项目(No.2022JM-231); 复杂服役环境重大装备结构强度与寿命全国重点实验室自主课题资助项目(No.SV2023ZD05)