摘要
由含硼贫氧推进剂生成的一次富燃燃气与进气道进入的来流空气在在固体火箭冲压发动机补燃室内充分掺混并二次燃烧，在增加燃气的热能的同时将造成绝热层的烧蚀从而降低了发动机的热防护能力。本文首先完成补燃室二次燃烧性能实验研究所需系统的设计。然后利用该系统对发动机的工作过程及性能进行实验研究，利用3D扫描仪对绝热层烧蚀特性进行分析。最后，利用数值方法对补燃室内的气固两相燃烧过程进行深入的分析。具体研究内容及结论如下： （1）结合固体火箭冲压发动机直连试验的需要，完成大流量供气系统、加温系统设计并对数据采集系统进行初步设计。利用设计完成的地面直连实验系统对固体火箭冲压发动机补燃室绝热层烧蚀情况进行实验测量。实验结果表明：1）所设计的试验系统满足大流量固体火箭冲压发动机试验需求；2）对本文所研究的固体火箭冲压发动机，进气道出口下游的绝热层烧蚀严重，在补燃室中尾部出现由颗粒冲刷而形成的“沟壑”形貌； （2）通过对补燃室二次燃烧凝聚相产物分析研究绝热层烧蚀和燃烧效率，结果表明：在补燃室内，二次燃气凝聚相产物主要成分为氧化硼、氧化镁、硼颗粒、硼酸、碳颗粒等；凝聚相产物形貌特征为颗粒平均直径随着远离补燃室头部而逐渐减小，固体颗粒的燃烧完成度在补燃室尾部达到最高；氧化硼含量随着补燃室绝热层内壁面“沟壑”程度的增加而增加； （3）本文对含硼颗粒的富燃燃气在补燃室内的两相流动及燃烧过程进行数值分析。研究结果表明：燃气发生器生成的富燃燃气中的硼颗粒在进气道附近发生剧烈的化学反应；硼颗粒与补燃室内壁面发生碰撞，增大了对绝热层的侵蚀；补燃室壁面的高温区向补燃室尾部后移。
NETL