Page 51 - 《爆炸与冲击》2026年第9期
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/μs
/μs
/μs
第 46 卷 吴 宇，等： 进口压力扰动对氢气燃料旋转爆轰特性的影响 /μs 第 9 期
2 000 2 000
F/N 1 600 F/N 1 600
1 200 1 200
1 000 1 400 1 800 2 200 2 600 3 000 1 000 1 400 1 800 2 200 2 600 3 000
t/μs t/μs
(e) Case 5 (f) Case 6
图 16 不同当量比下推力随时间变化曲线
Fig. 16 Variations of thrust with time for different equivalence ratios
弦规律波动，波动周期与进口的时间扰动频率对 1 800
应。除了工况 1 与工况 2 之外，推力曲线的二次
1 750
尖峰现象得到显著改善，推测原因是出口推力的
积分运算抹平了部分高频燃烧不稳定性造成的 1 700
影响。结合图 17，进一步观察发现，各种工况下 F/N 1 650
的推力曲线的时均值的变化情况与 RDW 的传
播速度及 AHRR 时均值的变化情况相吻合，且 1 600
在多波模态下，推力曲线的波动范围显著增大。
1 550
通过与图 14 对比发现，推力曲线相比于 AHRR
1 500
曲线在时间上有稍微的延迟，这反映了燃烧室内 1 2 3 4 5 6
的热量释放向出口推力的传递存在迟滞效应。 Case
整体上看，在特定的高频小幅压力扰动进口下， 图 17 工况 1～6 推力均值的变化曲线
出口推力的大小与当量比之间并不是单调的关 Fig. 17 Variations of mean thrust for cases 1–6
系，而是由当量比及 RDW 的传播模态共同决定。
为进一步评价各个工况下的燃料利用效率，采用下列公式对燃烧室的比冲 I 进行计算 [29,40,54] ：
p
s
w
˙ m = ρvdA i (9)
F
I sp = (10)
0
˙ mg Y H 2
i 0 是氢气的质量分数。图 18
式中： ˙ m 为推进剂质量流率；A 为燃烧室进口面积，g 为标准重力加速度， Y H 2
展示了不同当量比下比冲随时间的变化情况，其中虚线表示比冲的时均值。从图 18 可以看出，各种工
况下的比冲曲线同样呈现近似正弦波动，波动周期与进口的时间扰动频率对应。从图 19 中可以看出，
随着当量比的增大，比冲是一直下降的，其中工况 1 与工况 6 分别对应着比冲时均值的最大值和最小值。
10 10
9 9
I sp /(10 3 s) 8 7 I sp /(10 3 s) 8 7
6 6
5 5
1 000 1 400 1 800 2 200 2 600 3 000 1 000 1 400 1 800 2 200 2 600 3 000
t/μs t/μs
(a) Case 1 (b) Case 2
7 6
092101-15
6
5
5
4 4
1 000 1 400 1 800 2 200 2 600 3 000 1 000 1 400 1 800 2 200 2 600 3 000
/μs /μs
(c) Case 3 (d) Case 4
6 5
5 4
4 3
3 2
1 000 1 400 1 800 2 200 2 600 3 000 1 000 1 400 1 800 2 200 2 600 3 000
/μs /μs
(e) Case 5 (f) Case 6
