DOI:10.11858/gywlxb.20220610环形通道内爆轰波的起爆机制贺顺江，任会兰，李健（北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室,北京100081）摘要：旋转爆轰发动机环形燃烧室和预爆轰管的设计是影响发动机点火性能的关键因素。为了获得环形燃烧室中的起爆机制，使用多帧短时开快门摄像法，研究了不同含量氩气稀释的乙炔-氧气爆轰波经直管道沿切向进入环形通道中的传播过程和模式，重点关注爆轰波的失效和重新起爆机制。通过分析胞格模式发现环形通道内爆轰波的传播模式可以分为亚临界、临界和超临界3种状态。环形通道内爆轰波在顺时针和逆时针方向同时传播，根据初始压力和环形管道宽度的不同，会出现完全熄爆模式、熄爆-重新起爆模式和完全不熄爆模式，对应亚临界、临界和超临界3种状态。3种状态在顺时针和逆时针方向出现的顺序并不一致，相比较而言逆时针方向更易熄爆。研究同时也发现重新起爆通过两种方式实现：一种是通过解耦爆轰波与内壁面的反射以及其后的横向爆轰波，另外一种是通过燃烧转爆轰。通过分析直管的临界管径发现，随着环形通道宽度的增大，对于高浓度或低浓度氩气稀释的乙炔-氧气爆轰波，其临界管径均趋近于经典衍射问题中不稳定爆轰波的临界管径。实验研究结论将为旋转爆轰发动机燃烧室和预爆轰管的结构设计提供技术支持。关键词：旋转爆轰发动机；反射和衍射；重新起爆；胞格结构中图分类号：O382.1;V211.7文献标识码：A传统航空航天发动机如涡轮发动机、冲压发动机和火箭发动机均采用近似等压燃烧的方式工作，受燃烧效率的限制，发动机性能的大幅提升已陷入瓶颈[1–4]。爆轰燃烧具有自压缩特性以及更高的热效率，基于爆轰燃烧的爆轰发动机有望替代现有发动机，实现推进发动机性能的较大突破。连续旋转爆轰发动机具有比冲大、推力稳定、结构紧凑等优势，具有很高的工程应用价值。近年来，爆轰发动机燃烧室和管道中爆轰波的传播特性（尤其是热力学非平衡特性）引起了国内外学者的广泛关注[5–11]。爆轰波的起爆除了需要合适的可燃气体混合物，还必须为之提供足够的起爆能量。有效起爆并形成稳定爆轰波是研究爆轰波连续旋转传播的前提。通常使用预爆轰管来实现从点火到形成爆轰波的过程。预爆轰管一端与燃烧室的圆环腔切向连接，另外一端连接火花塞。预爆轰管中的爆轰波进入主燃烧室后发生一系列复杂的衍射、反射过程，最终起爆燃烧室内的可燃气体。这种预爆轰管的起爆方式是当前起爆燃烧室内可燃气体的主要手段[12–14]。褚驰等[15...
