涡轮增压固体冲压发动机燃烧组织技术研究

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1、？，学校代码１０的９．分类号Ｖ４３０——密级学号２０１０１００２７０禹／又禱／考斗參ＮＯＲＴＨＷＥＳＴＥＲＮＰＯＬＹ了ＥＣＨＮＩＣＡＬＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ博±学位论文Ｍ目渦轮增巧固体冲压发动机；燃焼组织技术研究：作者王伟，学科、专业航空宇航推进理论与王程指导教师．李江教援申请学位日期．２０１５牛６月０？？＇？Ｉ，．？■一－■—－—，＾与一西北工业大学博士学位论文（学位研究生）题目：涡轮增压固体冲压发动机燃烧组织技术研究作者

2、：王伟学科专业：航空宇航推进理论与工程指导教师：李江教授2015年06月InvestigationonCombustionOrganizationinTurbochargedSolidPropellantRamjetByWangWeiUndertheSupervisionofProfessorLiJiangADissertationSubmittedtoNorthwesternPolytechnicalUniversityInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofDoctorofPropulsionT

3、heoryandEngineeringforAeronauticsandAstronauticsXi’anP.R.ChinaJune2015西北工业大学学位论义知识产权声明书本人完全了解学校有关保护知识产权的规定，目日：研沉生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于西北王业大学。学校有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版。学校可化将本学位论文的全部或部分。本人允许论文被查阅和借阅内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学一位论义，律注明作者单位。同时本人保证毕业后结合学位论文研巧课

4、题再撰写的文章为西北工业大学。保密论文待解密后适用本声明。＾学位论义作者密名：淹指导教师豁缸＇＾Ｉｐｒ三年ｊ；￥月汾日ｚ吊《月巧曰西北工业大学学位论文原创性声明：所呈交的学位论文－秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人巧重声明ｒ１是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中己经注明引用的内容和致谢的地方外Ｉ本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表或撰写。过的研巧成果，不包含本人或其他已申请学位或其他用途使用过的成果对本文的研巧做化重要贡献的个人和集体■，均已在文中明确方式表明

5、。一本人学位论文与资料若有不卖，愿意承担切相关的法律责任。■学位论文作者签名；訊，摘要摘要随着现代战争对战术导弹高速、高机动和远程打击能力要求的不断提高，希望导弹动力既能适应宽包线又具有高比冲。在这种需求背景下，提出了涡轮增压固体冲压发动机(TurbochargedSolidPropellantRamjet,TSPR)这种新型吸气式动力。它有机结合了固体冲压发动机和空气涡轮火箭发动机(AirTurboRocket,ATR)两种发动机的性能优势，兼具宽包线和高性能的优点，是未来战术导弹最为理想的动力形式之一。发挥TSPR性能优势的前提是实现稳定

6、高效的燃烧组织。与固体冲压发动机和ATR相比，TSPR燃烧组织中存在多股气流混合燃烧、进气方式不利于掺混等难点，并且缺乏相关技术基础，因此，开展TSPR燃烧组织技术研究对提高发动机整体性能和实现工程化应用具有重要意义。本文针对TSPR燃烧组织的特点和难点，通过理论分析、数值模拟和实验研究相结合的方法，开展了TSPR方案设计、燃烧特性实验、掺混燃烧增强技术和实验验证等研究工作。论文的主要研究工作和结论如下：（1）开展了TSPR方案设计，为燃烧组织技术研究提供了对象。对现有TSPR性能预示模型进行了改进，给设计提供了理论方法；针对TSPR的工作特点，提出了固体推

7、进剂选择的原则，经过筛选确定驱涡采用固体碳氢富燃料推进剂，补燃采用含硼推进剂；针对地面原理实验设计了TSPR方案，涡轮增压系统采用单级离心压气机和冲击式涡轮，主要设计参数为：发动机推力1500N，空气流量1.55kg/s，压气机增压比3.2，转速80000rpm。（2）开展了TSPR燃烧特性的实验研究，获得了一次和二次燃烧特性，为掺混燃烧增强技术研究奠定了基础。采用多级喉道喷管模拟涡轮增压系统，组建了能够模拟TSPR掺混燃烧过程的实验系统；针对常温来流空气条件下ATR模式点火困难的问题，通过TSPR掺混燃烧实验研究，给出了所用固体碳氢推进剂二次点火的余气系数

8、上限为2.3左右，并提出了由TSPR模式切换到ATR