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抑制声不稳定燃烧的经验措施

时间:2022-02-12 理论教育 版权反馈
【摘要】:根据增益和阻尼因素分析以及声不稳定燃烧的基本规律, 可以采取以下经验措施有针对性地抑制或防止声不稳定燃烧的发生。 在内外侧表面同时燃烧的管状装药上钻一些呈螺旋状排列的径向孔, 是一种抑制不稳定燃烧的有效方法。在装药内孔中安装长度等于装药长度或等于装药长度一半的谐振棒, 其截面形状可以是圆形、 方形、 矩形、 十字形或Z字形等, 均有较好的阻尼效果。

根据增益和阻尼因素分析以及声不稳定燃烧的基本规律, 可以采取以下经验措施有针对性地抑制或防止声不稳定燃烧的发生。

1. 合理调整推进剂配方

任何类型的不稳定燃烧都与推进剂特性有关, 改进推进剂配方可以直接改善发动机的燃烧稳定性, 具体措施是:

(1) 改变推进剂的含铝量及其颗粒尺寸。 增加铝粉含量有助于增强对高频振荡的阻尼作用,并且凝相Al2O3微粒尺寸越小,抑制高频振荡的阻尼作用越大,但微粒半径小于2μm时对5000Hz以下的高频振荡的抑制作用很小。

(2) 适当降低推进剂能量。 实验表明, 声能增益与推进剂的能量成正比, 适当降低推进剂能量有利于提高燃烧稳定性。

(3) 改变氧化剂颗粒尺寸或加入少量添加剂。

(4) 降低推进剂燃速, 减小燃速压强指数。

2. 改变装药的几何形状

装药几何形状对燃烧稳定性的影响十分复杂, 主要有以下规律可借鉴:

(1) 装药内孔形状对横向振荡有较大影响。

(2) 一般情况下, 非圆形截面装药的燃烧稳定性比圆形截面的好。

(3) 窄而深的星孔比宽而浅的星孔容易稳定。

(4) 非对称截面装药的燃烧稳定性比对称的好。

(5) 将台阶形的通道改成直锥形的通道有利于改善燃烧稳定性。

(6) 在内外侧表面同时燃烧的管状装药上钻一些呈螺旋状排列的径向孔, 是一种抑制不稳定燃烧的有效方法。 实验表明, 径向孔的最佳孔径为装药内径的0.30~0.45倍, 两相邻径向孔的相位角最好为120°。

3. 改变发动机的几何形状

发动机头部和尾部的形状决定着纵向声振的反射强度, 以下措施均有助于抑制声不稳定燃烧:

(1) 圆弧形头部比平面头部好。

(2) 减小发动机长细比。

(3) 在燃烧室头部留出一定空腔。

(4) 消除装药下游的空腔。

(5) 加长喷管收敛段的长度。

(6) 将喷管收敛段的型面制成凸形。

4. 改变发动机的工作参数

实验表明, 提高燃烧室压强有抑制声不稳定燃烧的趋势, 但对非线性不稳定燃烧则正好相反。

5. 设置抑制不稳定燃烧的特殊装置

(1) 声腔阻尼器。 在发动机内腔的头部、 尾部和点火装置中设置一些钻有小孔的空腔,对纵向振型有阻尼作用。

(2) 隔板。 在装药通道的全部长度上嵌入叶片式隔板, 或者在装药内孔的全长或一半长度上安装多片纵向隔板, 均能对横向不稳定燃烧起抑制作用。

(3) 谐振棒。 在装药内孔中安装长度等于装药长度或等于装药长度一半的谐振棒, 其截面形状可以是圆形、 方形、 矩形、 十字形或Z字形等, 均有较好的阻尼效果。

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