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一、实现脉冲爆震的条件 多次循环爆震装置与单次爆震装置的区别在于后者的封闭端由阀门代替，以便燃料和空气能间歇式地进入爆震室。此外，点火源能以所要求的频率释放点火能量。对多循环爆震试验，未燃混合物不是静止的，而是以所要求的速度和频率间歇式地进入爆震室，在运动过程中产生较强的湍流，有利于火焰加速和爆震波生成。在多循环爆震装置中前后两次爆震波之间存在相互作用，管壁温度比单次爆震装置高，有利于点火，但是对于高速运动的可燃混合气体则需要较大的点火能量。对于多循环爆震装置尚需阀门、喷射子系统及间歇式点火子系统。 二、燃料供给系统和氧化剂供给系统 脉冲爆震发动机按其供燃料、氧化剂的方式可分为连续供气方案和间歇供气方案。 (1)连续供气方案：这种方案是形成可爆混合气体的燃料和氧化剂分别通过各自的管路和控制阀门连续不断地进入爆震室，点火器按一定频率点燃可爆混合气体，产生脉冲爆震波。 这种方案的优点是结构简单，易于实现。其缺点是：在高速气流中可爆混合气体以一定的速度通过火花塞·要求较高的点火能量，导致起爆困难。 (2)间歇供气方案：这种方案是形成可爆混合气体的燃料和氧化剂按一定频率间歇地通过各自的管路和控制阀门进入爆震室，然后按供燃料、氧化剂的频率，以先供燃料、氯化剂，经一定延迟后点火的程序间歇式地起爆爆震波，从而产生脉冲爆震波。点火延迟时间取决于可爆混合气体充满爆震室的时间。供燃料、氧化剂频率的控制可由电磁阀门或单向阀门实现，点火频率可由电子信号触发器控制。脉冲爆震试验中间歇式供燃料和氧化剂以及间歇式点火有一定时序。 这种方案的优点是供燃料、氧化剂和起爆频率可控，亦能精确地控制爆震频率；其缺点是需要安装供燃料、氧化剂和起爆频率的协调延迟电路，增加了试验的难度。在试验中采用遥控电磁阀控制供燃料和氧化剂，用信号发生器来触发电火花发生器和控制脉冲爆震过程的工作频率，用Kistler压电压力变换器（高频响应）来测量爆震管内的压力，在存储示渡器屏幕上观察压力信号。 三、燃料与氧化剂混合方案 脉冲爆震发动机试验方案接其供入爆震室的燃料与氧化剂的混合方式可分为预混式和非预混扩散式方案。 (1)预混供气方案：此方案是燃料和氧化剂在供人爆震室之前已在一个容器内混合，形成化学恰当比的均匀可爆混合气体，然后从混合气体储气罐经供气阀门进入爆震室。对于这种方案，若采用连续供气方式，为防止发生意外爆炸事故，应在混合气体储气罐与爆震室前供气阀门之间的管路上加装防回火阀，或加装单向阀门。在加装单向阀门后，爆震室中产生爆震波后所产生的高压立即将单向阀门关闭，一方面中断供气，另一方面防止已燃气体进入混合气体储气罐而发生爆炸。 (2)非预混供气方案：这种方案是燃料和氧化剂分别通过各自的管道及阀门进入脉冲爆震发动机的混合室，在其中进行扩散掺混形成可爆混合物，并进入爆震室，当可爆混合气体充满爆震室到一定程度时，火花塞点火起爆并产生爆震波。为了生成脉冲爆震波，应在供燃料和氧化剂的管路上分别安装单向阀门，以保证产生爆震波后等爆震产物排出爆震室后再供气，从而实现脉冲爆震，同时也能预防回火。 在此，脉冲爆震发动机模型试验采用连续的、非预混供气方案。 四、燃料的选择 目前国外有关脉冲爆震发动机的研究中，采用最广泛的燃料是气体燃料，因为气体燃料起爆比较容易，但是对于体积受限的推进系统，一般希望采用液体碳氢燃料与空气的混合物。但这种混合物可爆性较差，使其在脉冲爆震发动机使用过程中遇到许多问题，如两相混合物的雾化、蒸发、混合、点火、起爆等。经过多年的探索性研究发现，通过合理控制燃料喷射、流型、火花塞分时以及选用恰当的强化爆震装置，可以解决我们选用的液体燃料一空气混合物的起爆与传播问题。 五、起爆 爆震波的有效起爆是脉冲爆震发动机成功的关键。研究中发展了新的一步起爆方法，即在爆震室中通过采用增强湍流装置缩短由缓燃转变为爆震的距离产生爆震波。试验表明，本研究中虽采用了起爆性较差的液态燃料，但仍可以在主爆震室用较低的点火能量实现一步起爆。 六、液体燃料的喷射 液滴尺寸和燃料一空气混合比的分布应满足爆震起爆、抑制自点火和壁面冷却等的相关要求。采用非预混供油供气方式有利于脉冲爆震发动机工作安全。为了形成起爆要求的液滴分布的不均匀度和局部雾化不良以抑制过早点火，我们未采用常规的离心式喷嘴，而选用了简单直射式喷嘴。经过大量的试验研究，发现切向旋流进气模式可以在混合室中形成强旋流，从而增强混合，满足所要求的燃料-空气混合比的分布。 |
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发表于 2017-2-4 10:22:08