水冲压发动机试验水燃比选择方法

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1、第31卷第9期2010年9月航空学报ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICAV01．31No．9Sept．2010文章编号：i000—6893(2010)09—1740—06水冲压发动机试验水燃比选择方法黄利亚，夏智勋，张为华，胡建新，胡凡，赵宁(国防科学技术大学航天与材料工程学院，湖南长沙410073)Water／FuelRatioSelectionMethodinWaterRamjetEngineTestHuangLiya，XiaZhixun，ZhangWeihua，HUJianxin，HUFan，ZhaoNing(CollegeofAerosp

2、aceandMaterialsEngineering，NationalUniversityofDefenseTechnology，Changsha410073，China)摘要：水燃比是水冲压发动机的重要T作参数。水燃比过大易造成内流场温度降低，实际工作中低温可能引起水蒸汽液化和金属／水反应停止，以致降低发动机性能。为减少这类情况的出现，针对两次进水的水冲压发动机，提出了试验总水燃比及一、二次水燃比选择方法。该方法以发动机热力计算的最优理论水燃比为基础，考虑试验过程中实际热损失的影响对其进行了修正。针对不同水燃比的影响，对某型试验水冲压发动机进行了地面直连试验研究，结果显示存在最

3、佳总水燃比及一次水燃比使发动机性能达到最优，同时证明了该水燃比选择方法合理可行。关键词：水冲压发动机；水燃比；燃烧；热力学；试验中图分类号：V235．21文献标识码：AAbstract：Water／fuelratioisanimportantworkingparameterofwaterramjetengines．Ahighwater／fuelratiotendstOresultinalowtemperatureflowinthewaterramjets．Whenthetemperaturedropsseverely。eonden—sationofwatersteammayocc

4、urandthereactionofsteamandmetalmaystop，whichwillreducetheengineperformanceasaresult．Takingtheeffectsofthesetwofactorsintoaccount，amethodtOselecttheoverallandprimarywater／fuelratiosisinvestigatedtOobtainahighengineperformance．Fortheconfigurationofthedis—cussedwaterramjet，twowaterintakesareposi

5、tionedalongthecombustionchamber．Theselectionisbasedonatheoreticaloptimumwater／fuelratiofromthermodynamiccalculation，whichisthenmodifiedinconsiderationofheatlossinrealexperiments．Grounddirect-connectexperimentsareconductedunderdifferentwater／fuelratios．Theresultsshowthatoptimaloverallandprimar

6、ywater／fuelratiosexist，andthemethodtopredictthemisalsoverified．Keywords：waterramjetengine；water／fuelratio；combustion；thermodynamics；test水冲压发动机利用高能金属燃料与外部海水反应产生推力，自身不携带氧化剂，具备能量密度高、比冲大、结构简单及可靠性高等特点，是目前超高速鱼雷巡航主推进系统的理想选择[1]。苏联于1977年首先研制成功的第l代“暴风雪”号超高速鱼雷，航程为10km；巡航速度为200kn，约为普通鱼雷速度的4倍，其第2代、第3代产品速度

7、更快，采用的水冲压发动机比冲可达5000N·s／kg量级L2J。利用金属与水反应的发动机概念最早见于20世纪40年代的美国，直至60年代都有相关研究报道。到了90年代，基于金属铝与水反应的水下推进系统再次成为研究热点。在美国海军研究所(0NT)的资助下，美国研究人员开展了一系列收稿日期：2009—12—16；修订日期：2010-05—18基金项目：国家“973”计划(61350)通讯作者：夏智勋E—mail：xiazhixun@sina．com相关研究。W．M．Lee[31利用电