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声不稳定燃烧的基本规律

时间:2023-02-12 理论教育 版权反馈
【摘要】:在固体火箭发动机中存在许多影响声振的因素, 既有使声振放大的增益因素, 也有使声振衰减的阻尼因素。增益因素对声振的影响程度用增益常数表示, 主要是推进剂燃烧的燃面增益常数。减小发动机长细比、 增加燃烧产物中的凝相微粒均有利于稳定燃烧。因此, 高能、高燃速推进剂容易发生不稳定燃烧。

在固体火箭发动机中存在许多影响声振的因素, 既有使声振放大的增益因素, 也有使声振衰减的阻尼因素。 增益因素对声振的影响程度用增益常数表示, 主要是推进剂燃烧的燃面增益常数。 阻尼因素对声振的影响程度则用阻尼常数表示。 虽然目前尚不能精确计算燃面增益常数和各种阻尼常数, 难以对声不稳定燃烧做出准确预估, 但是, 声不稳定燃烧的有关理论能够在一定程度上反映声不稳定燃烧产生的原因与发展趋势。

将实验结果与声不稳定燃烧理论结合起来, 可以归纳出声不稳定燃烧的如下一些基本规律:

(1) 在发动机各种频率的振型中, 基振频率的振型是最不稳定的。 大多数阻尼因素的抑制作用都是随振荡频率的提高而增强的, 由于基振振型的频率最低, 对其阻尼作用最小,因而最易发生不稳定燃烧。

(2) 端面燃烧装药容易发生纵向不稳定燃烧, 内孔燃烧装药则较易产生切向不稳定燃烧。

(3) 1000Hz以上的高频不稳定燃烧通常是横向振型的, 并以压强耦合为主, 最终将导致平均压强的改变。 减小发动机长细比、 增加燃烧产物中的凝相微粒均有利于稳定燃烧。

(4) 100~1000Hz的中频不稳定燃烧主要是纵向振型的, 除了压强耦合以外还可能出现由速度耦合引起的声侵蚀, 导致装药平均燃速的增大。 减小发动机长细比有利于稳定燃烧, 而凝相微粒却可能反而使燃烧不稳定性增强。

(5) 推进剂燃烧时的能量和质量释放率越高, 则越容易产生不稳定燃烧。 因此, 高能、高燃速推进剂容易发生不稳定燃烧。

(6) 在高压下工作的发动机的燃烧稳定性比低压下工作的发动机好。

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