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RP3航空煤油斜爆轰发动机试验研究

韩信 张文硕 张子健 苑朝凯 韩桂来 刘云峰

韩信,张文硕,张子健,等. RP3航空煤油斜爆轰发动机试验研究[J]. 实验流体力学. doi: 10.11729/syltlx20220090
引用本文: 韩信,张文硕,张子健,等. RP3航空煤油斜爆轰发动机试验研究[J]. 实验流体力学. doi: 10.11729/syltlx20220090
HAN X,ZHANG W S,ZHANG Z J,et al. Experimental study on RP3 aviation kerosene oblique detonation engine[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics. doi: 10.11729/syltlx20220090
Citation: HAN X,ZHANG W S,ZHANG Z J,et al. Experimental study on RP3 aviation kerosene oblique detonation engine[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics. doi: 10.11729/syltlx20220090

RP3航空煤油斜爆轰发动机试验研究

doi: 10.11729/syltlx20220090
基金项目: 国家自然科学基金(11672312)
详细信息
    作者简介:

    韩信:(1996—),男,(汉族),河南平舆人,博士研究生。研究方向:斜爆轰与斜爆轰推进。通信地址:福建省厦门市翔安区翔安南路厦门大学翔安校区(361102)。E-mail:hanxin15@foxmail.com

    通讯作者:

    E-mail:liuyunfeng@imech.ac.cn

  • 中图分类号: O381;V430

Experimental study on RP3 aviation kerosene oblique detonation engine

  • 摘要: 在高马赫数飞行条件下,斜爆轰发动机热力学循环效率高,燃烧室长度短,是近些年国内外研究热点。但是,目前斜爆轰发动机试验研究都是使用氢气或者乙烯燃料,还没有航空煤油的试验结果。为了研究RP3航空煤油在斜爆轰发动机上的应用可行性,在JF-12激波风洞上开展了冷态RP3航空煤油斜爆轰发动机自由射流试验研究,JF-12激波风洞有效试验时间50 ms。针对航空煤油点火延迟时间长的难点,提出了鼓包强制起爆新技术。模拟了飞行马赫数9的状态,试验气流总温3800 K,平均当量比为0.9。试验中获得了稳定的斜爆轰波,证明了RP3航空煤油在斜爆轰发动机上的应用可行性。
  • 图  1  斜爆轰发动机示意图(a)外喷射型(b)内喷射型

    Figure  1.  Schematic of oblique detonation engine (a) External injection (b) Internal injection

    图  2  斜爆轰发动机几何结构

    Figure  2.  The oblique detonation engine model

    图  3  小支板结构

    Figure  3.  The structure of strut

    图  4  斜爆轰发动机模型和小支板照片

    Figure  4.  The pictures of oblique detonation engine model and two struts

    图  5  满足当量比的氢气/空气和航空煤油/空气的点火延迟时间

    Figure  5.  The ignition delay time of stoichiometric H2/air and kerosene/air at 0.1 MPa

    图  6  氢气/空气斜爆轰的诱导区长度(Test 20190710)

    Figure  6.  The induction length of H2/air oblique detonation (Test 20190710)

    图  7  斜爆轰波强制起爆原理图 (a)自然起爆过程 (b)鼓包强制起爆过程

    Figure  7.  Schematic of ODW induced by a wedge with a small bump(a)conventional initiation(b)bump forced initiation

    图  8  发动机燃烧室照片

    Figure  8.  The combustor with a bump

    图  9  航空煤油/空气斜爆轰波的非定常起爆过程(Test 20220110)

    Figure  9.  The transient initiation process of RP3/air oblique detonation (Test 20220110)

    图  10  氢气/空气斜爆轰波的非定常起爆过程(Test 20190710)

    Figure  10.  The transient initiation process of H2/air oblique detonation (Test 20190710)

    图  11  斜爆轰波和斜激波的纹影照片(Test 20220110/ Test 20220114)

    Figure  11.  The flow field of oblique detonation and oblique shock wave(Test 20220110/ Test 20220114)

    图  12  燃烧室上下壁面压力分布(Test 20220105)

    Figure  12.  The pressure distribution along the combustor wall(Test 20220105)

    图  13  CJ爆轰波在不同初始温度下的压比

    Figure  13.  Pressure ratio of CJ detonation under different static temperatures

    图  14  航空煤油/空气和氢气/空气斜爆轰波压比的比较(Test 20220110/ Test 20190710)

    Figure  14.  The pressure distribution along the combustor wall(Test 20220110/ Test 20190710)

    表  1  风洞试验参数

    Table  1.   The experimental parameters

    CasesTotal temperature
    (K)
    Total pressure
    (MPa)
    StaticTemperature
    (K)
    Static pressure
    (Pa)
    Free stream
    Mach number
    Free stream
    velocity (m/s)
    Test 2022010538674.094858396.532884
    Test 2022011038654.084848296.542884
    Test 2022011238604.064838246.542882
    Test 2022011437993.784747686.552857
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-09-06
  • 修回日期:  2022-10-17
  • 录用日期:  2022-10-19
  • 网络出版日期:  2022-11-15

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    《实验流体力学》编辑部

    2021年8月13日