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　　美國(guó)航空航天學(xué)會(huì)2015年綜述報(bào)道北京大學(xué)連續(xù)爆轟發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)展

　　由美國(guó)航空航天學(xué)會(huì)(AIAA)出版的美國(guó)航空航天期刊(Aerospace America)近期發(fā)表了2015年美國(guó)及全球航空航天的綜述(In Review 2015)，并用四分之一的版面介紹了王健平">王健平教授領(lǐng)導(dǎo)的北京大學(xué)工學(xué)院燃燒推進(jìn)中心連續(xù)爆轟發(fā)動(dòng)機(jī)的研究進(jìn)展。

　　綜述寫道：在中國(guó)，北京大學(xué)持續(xù)開展圓筒燃燒室(他人均采用傳統(tǒng)的圓環(huán)腔)的實(shí)驗(yàn)研究。中國(guó)學(xué)者在全球同行中取得了重大的進(jìn)展，特別是在包含所有布局下物理和化學(xué)過程真實(shí)狀態(tài)的數(shù)值模擬。他們?cè)跍p小壓力震蕩和提高性能方面的開展了非常有意義的工作，包括馬赫數(shù)分布以及收縮-擴(kuò)張噴管的數(shù)值模擬。

　　連續(xù)爆轟發(fā)動(dòng)機(jī)是新概念航空航天動(dòng)力，具有燃燒速度快、易控制、自壓縮、體積小、效率高、比沖大、燃料流量和推力大幅可調(diào)、可多次熄點(diǎn)火的特點(diǎn)，近年來受到世界各主要國(guó)家的關(guān)注。綜述介紹了美國(guó)國(guó)防部先期研究計(jì)劃局(DARPA)、美國(guó)空軍科研辦公室(AFOSR)、美國(guó)海軍研究辦公室(NRO)、美國(guó)能源部(DoE)相關(guān)項(xiàng)目，以及日本、法國(guó)的研究進(jìn)展。

　　同傳統(tǒng)的火箭、活塞、渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的等壓燃燒不同，爆轟是與激波緊密耦合的超聲速的等容燃燒。以往的連續(xù)爆轟發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室采用同軸圓環(huán)腔結(jié)構(gòu)。燃料和氧化劑從燃燒室頭部持續(xù)進(jìn)氣并快速摻混。爆轟波通過預(yù)爆管被起爆，在燃燒室頭部沿圓周方向以1500米/秒-2500米/秒的速度沿圓周方向超聲速傳播，波后產(chǎn)生波前5倍以上壓強(qiáng)、2000K-3000K的高溫高壓工質(zhì)。膨脹波將工質(zhì)沿圓軸方向以亞聲速排出，通過收縮-擴(kuò)張噴管加速膨脹，產(chǎn)生推力，或推動(dòng)渦輪和壓氣機(jī)做功。

　　王健平">王健平教授提出研究燃料粒子燃燒過程和軌跡的粒子跟蹤法，發(fā)現(xiàn)了三種燃燒模態(tài)，證明了粒子的軸向運(yùn)動(dòng)特性，并給出了熱力學(xué)過程的示功圖和示熱圖。這一成果發(fā)表在燃燒學(xué)頂尖期刊Combustion and Flame (Zhou Rui, Wang Jian-Ping, 2012)上。

　　王健平">王健平教授提出空腔圓筒燃燒室概念，并通過數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了可行性。這一結(jié)構(gòu)可以防止內(nèi)柱燒蝕，省去復(fù)雜的冷卻系統(tǒng)，減小重量，并能大幅提高燃燒室空間(Combustion & Flame, Xin-Meng Tang, Jian-Ping Wang and Ye-Tao Shao, 2015)。

　　此外，王健平">王健平課題組還對(duì)連續(xù)爆轟的傳播速度、進(jìn)氣極限、噴管效應(yīng)、激波反射現(xiàn)象、總壓突變效果、進(jìn)氣和摻混方式、多波頭現(xiàn)象等問題進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。論文發(fā)表在Shock Waves, Combustion Science and Technology, Int. J. Hydrogen Energy等頂級(jí)期刊上。相關(guān)論文它引292次。

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