H2O组分对氢燃料超音速燃烧室性能的影响

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1、第1卷第2期2010年5月航空工程进展ADVANCESINAERONAUTICALSCIENCEANDENGINEERlNGVoLlNo．2May2010文章编号：1674—8190(2010)02‘159—05H2O组分对氢燃料超音速燃烧室性能的影响王磊1，宋文艳2，罗飞腾2(I．西安石油大学机械工程学院，西安710065)(2．西北工业大学动力与能源学院。西安710072)ResearchontheEffectsofHzOContaminantonHydrogen-fueledSupersonicCombustorPerformanceWangLei1，Son

2、gWenyan2。LuoFeiteng2(1．SchoolofMechanicalEngineering，Xi’anShiyouUniversity。Xi’an710065。China)(2．SchoolofPowerandEnergy，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’an710072．China)摘要：燃烧加热设备广泛应用于超燃冲压发动机地面试验，在试验工质中伴随产生相当数量的燃烧产物污染组分，对超燃冲压发动机地面试验性能产生显著影响，这已经成为国内外研究热点。本文针对燃烧加热器主要产生的Hz0污染组分，采用纯净空气

3、来流与Hz0污染空气来流的对比试验方法，研究了H：0组分对氢燃料超燃冲压发动机燃烧室性能的影响，获得了一些初步的试验结果和研究结论。关键词：超燃冲压发动机；燃烧加热；污染组分；试验研究中图分类号：V235．24文献标识码：AAbstract：Thecombustionheatingfacilityiswidelyusedinscramjetground-test，andthetestmedia，contamina—tedbytheconcomitantcombustionproducts，cansignificantlyaffecttheperformanceof

4、scramjettest．Now，thevitiationeffectrelatedtothegroundtestisbecomingahottopic．Toinvestigatetheprimaryvitiationspeciesfromthehydrogen-fueledcombustionheatingfacility，theeffectsofHz0contaminantsonthescramjettestper—formanceareinvestigated，bycomparativeexperimentsofcleinair-streamandH2Ovi

5、tiatedair-stream．Andsomepreliminarytestresultsandconclusionsareobtainedandpresented．Keywords：scramjet；combustionheating；vitiationspecies；experimentalinvestigation0引言吸气式超燃冲压发动机地面试验要求地面设备能够模拟出真实飞行状态下高焓气流，不仅要模拟高超声速的流动，还要模拟试验空气的相关温度、压力、组分和速度的绝对值，这比常规高超音速风洞仅仅避免液化冷凝现象的要求要高得多，因此给超燃冲压发动机地面试验模

6、拟带来了极大困难。由于存在诸多困难，许多地面设备很难全部满足试验模拟需求，常常顾此失彼，通常是模拟马赫数(速度)、温度、压力等某几个主要参数，而在其它方面的参数做出妥协，如燃烧加热设备在气体组分收稿日期：2009—12—24；修回日期：2010—03—04通信作者：王磊，kingthreestones@163．coin方面就做出妥协，仅仅模拟试验气体中氧气摩尔百分比。这样给地面试验数据外推应用到飞行环境带来诸多复杂的不确定性因素，其主要原因之一是地面试验气流条件与真实飞行条件存在试验气体化学组分、热力学参数、风洞流动参数等方面的差别，这将对超燃冲压发动机试验过程产

7、生一个气体动力学、化学动力学、热力学等方面相互耦合的、复杂的“污染效应”影响u≈]。而超燃冲压发动机推进的高超音速飞行器是在真实大气中飞行的，因此采用这种污染试验空气进行超燃冲压发动机推进试验将面临这样问题之一就是：如何评估这种污染试验空气对超燃冲压发动机地面试验性能的影响，以及污染试验空气相对纯净试验空气的地面试验结果存在什么样的差别。如果能够有效地解决上述问题，那么这对将污染试验空气来流下的发动机性能外推应用于真实大气飞行状态下具有重要意义和工程应用价值。航空工程进展第1卷GarandD]早在2000年提出了“污染效应”研究的基本思路：首先，拟定关键性能参数和

8、确定需要研