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第1章 绪论1

1.1 爆震推进应用的三种基本形式1

1.1.1 脉冲爆震发动机1

1.1.2 驻定爆震发动机15

1.1.3 旋转爆震发动机18

1.2 爆震组合循环发动机概念介绍22

1.3 本书主要内容介绍23

第2章 发展高性能脉冲爆震火箭发动机的实验研究25

2.1 高频脉冲爆震火箭发动机的实验探索25

2.1.1 实现脉冲爆震火箭发动机高频运行的关键技术25

2.1.2 极限工作频率32

2.1.3 进一步提高频率的设计方案34

2.2 螺旋凹槽作为爆震增强装置40

2.3 基于主动冷却的燃油加温技术44

2.3.1 原理及技术简介44

2.3.2 实验装置及方法45

2.3.3 主动冷却技术对脉冲爆震火箭发动机性能的影响46

2.3.4 结论56

2.4 脉冲爆震火箭发动机性能调节规律研究56

2.4.1 瞬时推力测量57

2.4.2 脉动流量测量61

2.4.3 填充分数随工作频率的变化62

2.4.4 平均推力随工作频率的变化63

2.4.5 平均推力随填充分数的变化65

2.4.6 可爆混合物比冲随工作频率的变化65

2.4.7 可爆混合物比冲随填充分数的变化66

2.5 尾喷管构型的实验研究67

2.5.1 引 言67

2.5.2 研究方法及实验装置70

2.5.3 实验结果及分析72

2.5.4 小结80

2.6 多分支管脉冲爆震火箭发动机的实验研究80

2.6.1 转折角度对于爆震波强度的影响82

2.6.2 分支管数目对于爆震波强度的影响84

2.6.3 各种构型的平均推力比较85

2.7 小结87

第3章 脉冲爆震火箭发动机多循环工作过程数值仿真89

3.1 准一维模型和数值方法89

3.1.1 控制方程89

3.1.2 Strang算子分裂90

3.1.3 空间离散90

3.1.4 时间离散92

3.1.5 化学源项处理92

3.2 参数选择及程序验证92

3.2.1 参数选择92

3.2.2 一维爆震波93

3.3 物理模型和数值方法96

3.4 直爆震管流动特性和性能97

3.4.1 流动特性97

3.4.2 占空比的影响99

3.5 收敛扩张喷管对流动和性能的影响103

3.5.1 流动特性104

3.5.2 占空比的影响105

3.6 收敛喷管对流动和性能的影响109

3.6.1 流动特性110

3.6.2 占空比的影响111

3.7 扩张喷管对流动和性能的影响114

3.7.1 流动特性114

3.7.2 占空比的影响115

3.8 小结118

第4章 基于等容循环的脉冲爆震火箭发动机性能分析120

4.1 各种性能估算分析模型简介120

4.1.1 基于热力循环分析方法的零维模型120

4.1.2 基于推力壁压力积分法的性能分析模型121

4.1.3 基于一维非定常特征线理论的性能分析模型122

4.1.4 等容循环分析模型122

4.2 基于等容循环模型的性能计算123

4.2.1 等容循环模型124

4.2.2 性能计算过程125

4.2.3 结果与分析131

4.3 基于等容模型的脉冲爆震火箭发动机尾喷管分析和设计147

4.3.1 分析方法147

4.3.2 结果和讨论149

4.4 小结157

第5章 脉冲爆震火箭发动机引射模态的实验研究159

5.1 引言159

5.2 非稳态引射器结构设计对增推效果的影响159

5.2.1 实验装置160

5.2.2 实验方法162

5.2.3 实验结果及分析163

5.3 工作频率对引射器增推效果的影响168

5.3.1 实验装置168

5.3.2 实验结果及分析169

5.3.3 小结174

5.4 引射器内二次爆震的实验探索175

5.4.1 实验装置175

5.4.2 实验过程和分析176

5.4.3 二次爆震实验180

5.5 小结183

第6章 脉冲正爆震波发动机理论分析185

6.1 引言185

6.1.1 脉冲正爆震波发动机相关理论和数值研究185

6.1.2 脉冲正爆震波发动机相关实验研究187

6.2 滞止的Hugoniot方程190

6.3 沿Hugoniot曲线的熵变193

6.3.1 稳态正爆震与稳态爆燃193

6.3.2 脉冲正爆震波发动机与亚燃冲压发动机195

6.3.3 脉冲正爆震波发动机与超燃冲压发动机197

6.4 脉冲正爆震波发动机的优势飞行马赫数范围198

6.5 出口条件的影响199

6.6 小结201

第7章 斜爆震发动机的性能分析202

7.1 引言202

7.2 数学模型202

7.2.1 斜激波203

7.2.2 燃料混合203

7.2.3 爆震波后气流偏转和喷管内等熵膨胀204

7.2.4 斜爆震波发动机的性能计算204

7.3 斜爆震发动机性能计算的结果分析205

7.4 斜爆震波发动机和超燃冲压发动机的性能对比209

7.5 小结212

第8章 超声速流中爆震起始与传播的数值模拟213

8.1 控制方程和数值方法213

8.1.1 二维多组分欧拉方程213

8.1.2 多组分理想气体状态方程214

8.1.3 化学反应速率表示215

8.1.4 Strang算子分裂法216

8.1.5 非定常流的双时间步长法216

8.1.6 化学反应源项的处理217

8.1.7 控制方程的空间离散217

8.1.8 控制方程的时间离散219

8.2 计算模型和初始条件220

8.3 爆震室进口马赫数的影响221

8.3.1 爆震室进口马赫数1.5221

8.3.2 爆震室进口马赫数2.5224

8.3.3 爆震室进口马赫数3.5227

8.3.4 爆震室进口马赫数5.0230

8.3.5 爆震室进口马赫数6.0231

8.3.6 不同爆震室进口马赫数结果的对比233

8.4 爆震室收敛角度的影响236

8.5 爆震室收敛段长度的影响238

8.6 小结240

参考文献242

附录258