4。3  旋转爆震实验中爆震波传播速度的测量 22

4。4  推进剂质量流量对爆震波传播速度的影响 25

4。5  建立离子探针两端电压衰减速度与旋转爆震波压力峰值之间的关系 29

5  工作总结及未来展望 33

5。1  工作总结 33

5。2  未来展望 33

致  谢 35

参 考 文 献 36

1  绪论

1。1  本文研究的背景和意义

以化学燃料作为动力的推进系统，通常基于两种燃烧方式：等压燃烧的爆燃方式和近似等容燃烧的爆震方式。而传统的航空航天推进系统中，采用的基本都是爆燃燃烧方式。例如，活塞、涡桨、涡喷以及冲压发动机等。经过近百年的发展与改进，基于爆燃方式的推进系统已经近乎完美，其推进性能的改善空间十分有限[1-3]；而基于爆震方式的推进系统是一个新兴领域，还有很多方面等待研究，因此其性能方面具有广阔的提升空间。爆震燃烧是一种伴随有剧烈化学反应热放出的强间断面的传播，可以近似为等容燃烧，相对于爆燃燃烧来说，具有热释放速率快、热循环效率高等优点，因此可以大大提升现有推进系统的性能[4-5]。 论文网

目前基于爆震燃烧方式的发动机有：脉冲爆震发动机(Pulsed Detonation Engine, PDE)、斜爆震发动机(Oblique Detonation Engine, ODE)和旋转爆震发动机(RDE)。最近几年，备受关注的是旋转爆震发动机RDE，如图1。1所示，(a)为RDE的典型结构, (b)为RDE燃烧室流场分布。RDE工作原理为：燃料与氧化剂通过分布于环形面的微型喷管和环缝填充至环形燃烧室内，通过点火装置点火后，产生的初始爆燃波沿环形燃烧室周向传播，并逐步发展为横向爆震波。由于爆震波峰面处的压力高于填充总压，此时没有新鲜反应物喷入；而爆震波后，由于排气过程的进行，压力已降至反应物填充总压以下，新鲜的反应物再次喷入到环形燃烧室中，为旋转爆震波的下一次循环提供新鲜的反应物，从而实现旋转爆震波的连续稳定传播。

  1 爆震波; 2 燃烧产物; 3 新鲜预混气体混合物;              4接触间断; 5 斜激波; 6 爆震波传播方向

(a) RDE典型结构                           (b)RDE燃烧室流场分布

图1。1 旋转爆震发动机(RDE)结构原理图

与其他爆震发动机相比，旋转爆震发动机只需要一次起爆，避免了重复起爆的难题；旋转频率更高，推力输出更加稳定；并且具有推重比大、结构简单紧凑、排放污染低等优点。综上所述，连续旋转爆震发动机与现有的航空航天动力装置相比，有其自身的特点及优势，以后可在各类火箭及导弹、飞机、临近空间飞行器等领域有广泛的应用前景[6]。

尽管连续旋转爆震发动机的研究近些年来进展显著，已取得了诸多研究成果，但目前仍有许多技术问题等待解决。其中，RDE高温、高压和强冲击的恶劣环境下爆震波压力、传播速度和频率等参数的测量是当前测控技术的重点和难点之一[7]。传统的高频压力传感器虽然测量精度高，但是在RDE苛刻的恶劣环境中极易对压力传感器造成损坏。并且在实际使用中必须添加冷却装置，这样就造成了测量信号的延迟和传感器灵敏度的降低；从工程应用方面看，添加冷却装置也不可行。因此，高频压力传感器不适合持续长时间工作的RDE的参数测量[8]。而近些年来，基于离子电流的离子探针测量技术得到迅速发展。离子探针测量系统不仅结构简单，成本低廉，而且可以在连续旋转爆震发动机恶劣的环境条件下长时间工作；不仅可以测量旋转爆震波的频率、传播速度，而且可以测量其压力大小等[9]。因此，离子探针测量技术在连续旋转爆震波参数的测量上具有广泛的应用前景。