1、超燃沖壓式發(fā)動機(jī)研究是當(dāng)前高超音速領(lǐng)域研究的熱點問題之一。RP-3航空煤油是超燃沖壓式發(fā)動機(jī)的首選燃料，其燃燒動力學(xué)機(jī)理研究是目前超燃研究中的重要問題。通過考察煤油在不同溫度、壓力和當(dāng)量比條件下的點火特性，可以為驗證煤油燃燒反應(yīng)機(jī)理及機(jī)理簡化提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)依據(jù)，也可以為超燃沖壓式發(fā)動機(jī)燃燒室的設(shè)計﹑優(yōu)化等提供直接數(shù)據(jù)支撐。超燃沖壓式發(fā)動機(jī)研究地面模擬實驗中通過燃燒加熱方式獲得的高焓氣體通常含有H2O和CO2等污染組分，污染組分可能造成地面

2、實驗與實際飛行中燃料點火特性不一致。為了正確評估這兩種污染組分對燃料點火特性的影響，必須詳細(xì)考察H2O和CO2對RP-3航空煤油點火特性的影響效應(yīng)。同時，在超燃發(fā)動機(jī)研究的地面實驗中使用RP-3航空煤油做燃料時，期望通過在燃燒室內(nèi)加入鋁粉與碳?xì)淙剂系娜紵a(chǎn)物H2O和CO2進(jìn)行二次燃燒，以提高發(fā)動機(jī)的推力。通過對鋁粉點火特性和燃燒特性進(jìn)行研究，既可以為建立和驗證鋁粉點火及燃燒反應(yīng)機(jī)理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐，又可以為未來進(jìn)行添加鋁粉燃料超燃沖壓式

3、發(fā)動機(jī)燃燒室的設(shè)計﹑優(yōu)化等提供重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
　　激波管是通過入射激波和反射激波對介質(zhì)進(jìn)行一維均勻絕熱非等熵壓縮的實驗設(shè)備，它可以通過調(diào)節(jié)激波速度和實驗區(qū)氣體的初始壓力獲得較大范圍的溫度和壓力參數(shù)，因而成為進(jìn)行燃料點火和燃燒特性研究的主要實驗設(shè)備。本文采用實驗和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，分別對RP-3航空煤油低壓點火特性﹑空氣污染組分H2O和CO2對煤油低壓點火特性的污染效應(yīng)﹑超細(xì)鋁粉點火和燃燒特性開展了研究。論文主要研究內(nèi)容及結(jié)論概

4、括如下：
　　（1）在激波管中進(jìn)行了RP-3航空煤油點火特性實驗研究，獲得了低壓條件下（0.05﹑0.1、0.2 MPa）RP-3航空煤油點火延時與溫度﹑壓力﹑當(dāng)量比及煤油和氧氣濃度的依賴關(guān)系。通過與高壓（0.55、1.1、2.2 MPa）結(jié)果對比發(fā)現(xiàn)當(dāng)量比對煤油點火特性的影響存在一臨界溫度。在臨界溫度以上，煤油點火延時隨當(dāng)量比的增大而增長，臨界溫度以下，煤油點火延時隨當(dāng)量比增大而縮短，這一臨界溫度隨點火壓力的降低而升高。采用三種

5、煤油燃燒模型對煤油點火過程進(jìn)行了動力學(xué)模擬，結(jié)果顯示Honnet等人提出的煤油反應(yīng)機(jī)理在高壓（2.2 MPa）下與實驗結(jié)果吻合得很好?；瘜W(xué)動力學(xué)敏感度分析表明：對煤油點火起促進(jìn)作用的基元反應(yīng)大都是鏈傳遞或分支反應(yīng)，其中H+O2=O+OH影響最為明顯；對煤油點火起抑制作用的主要基元反應(yīng)大都是消耗自由基的鏈終止反應(yīng)，其中，起最大抑制作用的反應(yīng)為HO2+OH=H2O+O2。
　?。?）在RP-3航空煤油點火延時測量基礎(chǔ)上，考察了污染組分

6、H2O和CO2對RP-3航空煤油低壓點火特性的污染效應(yīng)。結(jié)果表明：壓力為0.1 MPa時，H2O和CO2單獨以及同時存在對煤油點火基本都沒有影響；壓力為0.05和0.2 MPa時，H2O對煤油點火具有明顯促進(jìn)作用，CO2對煤油點火產(chǎn)生阻滯作用；當(dāng)H2O和CO2同時存在且壓力為0.05和0.2 MPa時，污染組分15％H2O+10%CO2在較大溫度范圍內(nèi)表現(xiàn)出對煤油點火的促進(jìn)作用。數(shù)值模擬與實驗結(jié)果對比表明：模擬結(jié)果在評價污染物對煤油點火

7、影響的趨勢上與實驗結(jié)果一致。化學(xué)動力學(xué)敏感度分析表明：H2O存在時，H2O+O2=HO2+OH對煤油點火具有較大促進(jìn)作用；CO2存在時，正癸烷與氧氣的氧化反應(yīng)對煤油點火起主要促進(jìn)作用。
　?。?）進(jìn)行了50 nm﹑200 nm和6μm鋁粉分別在氧化劑O2﹑CO2及H2O中點火特性和燃燒特性的激波管實驗研究，系統(tǒng)考察了溫度﹑壓力和各種氧化劑比例分別對三種粒徑鋁粉點火特性和燃燒特性的影響。結(jié)果表明：50 nm和200 nm鋁粉在三種氧