宋文艷, 王艷華

(西北工業(yè)大學(xué) 動(dòng)力與能源學(xué)院, 西安 710072)

0 引 言

在超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)地面試驗(yàn)中，為了模擬飛行狀態(tài)下發(fā)動(dòng)機(jī)的高焓空氣來流，國內(nèi)外廣泛采用燃燒加熱方式對(duì)試驗(yàn)空氣進(jìn)行加熱升溫。采用燃燒加熱方式獲得的試驗(yàn)來流中含有H2O、CO2及自由基等污染組分，污染組分的存在使試驗(yàn)空氣的物理化學(xué)特性、熱力學(xué)性質(zhì)與真實(shí)大氣存在差異，從而對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒反應(yīng)過程、點(diǎn)火和熄火特性、火焰?zhèn)鞑ヌ匦砸约叭紵専嵋?guī)律等產(chǎn)生影響，導(dǎo)致地面試驗(yàn)結(jié)果不能直接反映真實(shí)飛行條件下發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)[1-8]。

Virginia大學(xué)研究人員針對(duì)氫氣或乙烯燃料雙模態(tài)超聲速燃燒室，開展了主要污染組分H2O、CO2對(duì)燃燒室性能影響試驗(yàn)研究[9-12]。在Virginia大學(xué)電阻加熱器產(chǎn)生的純凈空氣來流中添加污染組分H2O、CO2，可以獲得高達(dá)1200K的污染空氣來流?；诖嗽O(shè)備，Virginia大學(xué)開展了純凈空氣來流和污染空氣來流的燃燒室對(duì)比試驗(yàn)。研究結(jié)果表明：(1)H2O、CO2污染對(duì)超聲速燃燒室性能存在顯著影響，尤其是在燃燒室發(fā)生模態(tài)轉(zhuǎn)換的當(dāng)量比范圍內(nèi)；(2)與純凈空氣來流相比，污染空氣來流狀態(tài)下燃燒室發(fā)生模態(tài)轉(zhuǎn)換對(duì)應(yīng)的當(dāng)量油氣比更高，且在變當(dāng)量比燃燒室對(duì)比試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，污染組分的存在會(huì)導(dǎo)致燃燒室發(fā)生模態(tài)轉(zhuǎn)換路徑改變；(3)相對(duì)于純凈空氣來流，添加摩爾分?jǐn)?shù)3.0%的H2O時(shí)，燃燒室壁面壓力和推力明顯下降，但是繼續(xù)增加H2O的摩爾分?jǐn)?shù)至6%、9%和12%時(shí)，燃燒室性能僅產(chǎn)生較小的額外減??；(4)相對(duì)于H2O，CO2污染對(duì)燃燒室的性能影響更大，這說明在地面試驗(yàn)中，采用純氫氣燃料比采用碳?xì)淙剂先紵訜醽砹?，燃燒室性能與純凈空氣來流時(shí)差異更小。

日本東北大學(xué)在Virginia大學(xué)研究的基礎(chǔ)上，基于相同的雙模態(tài)超聲速燃燒室構(gòu)型，采用氫燃燒加熱試驗(yàn)系統(tǒng)，研究了污染試驗(yàn)來流匹配方式對(duì)燃燒室點(diǎn)火和火焰穩(wěn)定性能的影響[13-14]。污染試驗(yàn)來流分別匹配了純凈空氣來流時(shí)的總焓(VAH，1120K)和總溫(VAH，1200K)。試驗(yàn)結(jié)果表明：污染來流匹配總溫，燃燒室點(diǎn)火性能與純凈空氣來流的差別最小；污染來流匹配總焓，燃燒室火焰穩(wěn)定極限對(duì)應(yīng)的當(dāng)量比與純凈空氣來流最接近，燃燒室壁面壓力分布試驗(yàn)結(jié)果與純凈空氣來流結(jié)果最吻合。

日本宇航院研究人員在20世紀(jì)90年代開展了氫燃料超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)自由射流試驗(yàn)。試驗(yàn)分別采用蓄熱式(純凈空氣來流)和氫燃料燃燒加熱方式(污染空氣來流)模擬了飛行條件馬赫數(shù)6的空氣來流[15-16]。對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果顯示：純凈空氣來流時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)不起動(dòng)時(shí)對(duì)應(yīng)的氫氣當(dāng)量比為0.40，污染空氣來流時(shí)，當(dāng)量比上升至0.75，激波串起始位置向上游移動(dòng)至隔離段之前，從而導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道不起動(dòng)；相同當(dāng)量比下，污染空氣來流時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)壁面壓力和發(fā)動(dòng)機(jī)推力均小于純凈空氣來流；污染空氣來流時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)推力下降的2/3是來流條件的差異造成的。法國、意大利等國研究人員也對(duì)地面試驗(yàn)存在的污染效應(yīng)問題開展了試驗(yàn)和數(shù)值模擬研究。Ingenito等[17]針對(duì)Lapcat飛行器燃燒室開展了污染組分(H2O、OH)對(duì)氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響研究，通過純凈空氣來流和污染空氣來流下數(shù)值模擬結(jié)果對(duì)比分析，得出了發(fā)動(dòng)機(jī)性能外推至真實(shí)飛行狀態(tài)下的估算公式。

甲烷燃燒加熱器作為目前超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)地面試驗(yàn)廣泛采用的來流氣體加熱設(shè)備，其產(chǎn)生的試驗(yàn)來流中含有的主要污染組分H2O和CO2摩爾分?jǐn)?shù)更大，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果影響也更大。本文采用電阻加熱和甲烷燃燒加熱直連式試驗(yàn)系統(tǒng)，開展來流加熱方式對(duì)煤油燃料超聲速燃燒室燃燒性能的影響研究。在兩種試驗(yàn)來流加熱方式下，對(duì)比分析不同當(dāng)量比時(shí)燃燒室壁面壓力分布，結(jié)合煤油燃燒可見光火焰高速攝像圖像，討論污染組分對(duì)煤油燃燒可見光的影響，給出兩種加熱方式下的煤油燃燒火焰?zhèn)鞑ソ嵌取?/p>

1 試驗(yàn)設(shè)備與測(cè)量方法

圖1為西北工業(yè)大學(xué)電阻加熱燃燒室直連式試驗(yàn)系統(tǒng)示意圖。該設(shè)備可提供最大空氣流量0.5～1.5kg/s、總壓0.2～2.5MPa、總溫400～1000K的純凈空氣來流，具備模擬飛行馬赫數(shù)3～4.5的超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室入口來流條件的能力。圖2為甲烷燃燒加熱燃燒室直連式試驗(yàn)系統(tǒng)示意圖。該設(shè)備采用甲烷/空氣/氧氣燃燒方式實(shí)現(xiàn)對(duì)試驗(yàn)來流的加熱(其中氧氣添加量保證燃燒加熱器出口氣流中氧氣的摩爾分?jǐn)?shù)為21%)，具備總溫850～2100K、總壓0.8～4.0MPa、主流空氣流量0.5～2.5kg/s的模擬能力，覆蓋模擬飛行馬赫數(shù)4～7的燃燒室入口條件。由于采用甲烷燃燒加熱方式，加熱器出口氣流中除主要污染組分H2O、CO2之外，還含有OH、CxOy、NxOy等燃燒中間產(chǎn)物。在這兩套試驗(yàn)設(shè)備的基礎(chǔ)上，已經(jīng)開展了氫氣/碳?xì)淙剂铣曀偃紵尹c(diǎn)火、火焰穩(wěn)定、燃料噴射、霧化/混合、燃燒組織技術(shù)等多項(xiàng)基礎(chǔ)研究。在對(duì)比試驗(yàn)中，電阻加熱設(shè)備、甲烷燃燒加熱設(shè)備分別通過調(diào)節(jié)電功率和空氣流量、調(diào)節(jié)加熱器本體各氣路流量匹配關(guān)系的方式來實(shí)現(xiàn)對(duì)燃燒室入口來流參數(shù)的控制。在本文試驗(yàn)條件下，通過CHEMKIN軟件計(jì)算分析得到，燃燒室入口氣流中含有4.5%的H2O和2.3%的CO2，自由基含量微乎其微，可以忽略不計(jì)。

圖3為超聲速燃燒室試驗(yàn)?zāi)Ｐ徒Y(jié)構(gòu)示意圖。試驗(yàn)?zāi)Ｐ筒捎脝伟疾刍鹧娣€(wěn)定器，氫氣在凹槽內(nèi)垂直于壁面噴入燃燒室，煤油通過凹槽上游2個(gè)Φ0.35mm的噴嘴垂直噴入燃燒室。試驗(yàn)中火花塞首先點(diǎn)燃先鋒氫氣，煤油噴入后被先鋒氫氣點(diǎn)燃，氫氣關(guān)閉，煤油穩(wěn)定燃燒2s后試驗(yàn)結(jié)束。試驗(yàn)?zāi)Ｐ蜕媳诿姘惭b35個(gè)量程為0～0.6MPa的壓力傳感器，其滿量程誤差為±0.25%，測(cè)量頻率為1500Hz。除了采集燃燒室沿程壁面壓力分布，還采用高速攝像技術(shù)拍攝了燃燒室凹槽位置的煤油燃燒可見光火焰圖像，拍攝頻率4000幀/s，曝光時(shí)間0.25ms，圖像分辨率512pixel×128pixel。煤油燃燒可見光火焰圖像可以轉(zhuǎn)換為一個(gè)基于亮度的二維矩陣，通過圖片亮度變化可以處理得到煤油燃燒可見光火焰邊界。本文給出的火焰圖像均采用煤油單獨(dú)燃燒后0.5～1.0s時(shí)間段的2000張高速圖像平均而得。圖4給出了純凈空氣來流條件下、當(dāng)量比為0.32時(shí)燃燒室模型凹槽位置的時(shí)均可見光火焰圖像。圖中白色斷續(xù)線為屏蔽干擾信號(hào)后，通過定義一個(gè)可見光亮度等值線得到的火焰或燃燒區(qū)邊界。對(duì)火焰邊界作進(jìn)一步處理，可以得到可見光火焰?zhèn)鞑ソ嵌?圖中黃色點(diǎn)劃線所示)，定義α為煤油燃燒火焰向主流傳播的角度。雖然高速攝像拍攝到的是可見光圖像，不能真實(shí)反應(yīng)煤油燃燒的反應(yīng)放熱區(qū)，但在一定程度上呈現(xiàn)了煤油燃燒區(qū)的位置。

2 結(jié)果與討論

圖5給出了在兩種加熱方式下冷流時(shí)燃燒室試驗(yàn)?zāi)Ｐ脱爻瘫诿鎵毫Ψ植紝?duì)比(ERK)?？紤]到試驗(yàn)來流中污染組分的存在會(huì)導(dǎo)致設(shè)備噴管出口(燃燒室入口)試驗(yàn)氣體的靜壓改變，為了更好地對(duì)比分析試驗(yàn)結(jié)果，燃燒室壁面壓力分布圖中的縱坐標(biāo)均采用燃燒室入口靜壓pin進(jìn)行無量綱化處理，橫坐標(biāo)采用燃燒室模型總長度L進(jìn)行無量綱化處理。從圖5可以看出，在隔離段內(nèi)，超聲速氣流與隔離段壁面的摩擦造成了氣流速度下降，靜壓升高；進(jìn)入凹槽段后，由于實(shí)際流通面積先增大后減小，燃燒室壁面壓力表現(xiàn)出先下降后上升的趨勢(shì)；在凹槽下游，氣流流通面積不斷增大，使超聲速氣流不斷加速，燃燒室壁面壓力呈下降趨勢(shì)。

圖6和7給出了不同煤油當(dāng)量比(ERK)、兩種加熱方式下的燃燒室沿程壁面壓力分布。可以看出，在不同當(dāng)量比下，純凈空氣來流和污染空氣來流的燃燒室壁面峰值壓力位置幾乎相同，均位于凹槽后緣處。在當(dāng)量比為0.22、純凈空氣來流時(shí)，隔離段出口/燃燒室入口的壁面壓力高于冷流時(shí)的壁面壓力，這表明較高的燃燒誘導(dǎo)壓升已經(jīng)導(dǎo)致邊界層分離，燃燒室內(nèi)形成激波串，激波串起始位置向上游移動(dòng)至隔離段內(nèi)；甲烷燃燒加熱來流時(shí)，燃燒室內(nèi)反壓未導(dǎo)致隔離段內(nèi)形成預(yù)燃激波串。隨著煤油當(dāng)量比增加，燃燒誘導(dǎo)壓升不斷升高并通過附面層向上游擾動(dòng)，最終導(dǎo)致預(yù)燃激波串不斷向上游移動(dòng)。在當(dāng)量比0.38、純凈空氣來流時(shí)，隔離段入口下游10mm位置處的壁面壓力高于冷流時(shí)的壁面壓力，表明此時(shí)燃燒室已經(jīng)達(dá)到富油工作極限。繼續(xù)增加煤油流量，激波串的起始位置將擾動(dòng)至隔離段入口之前，激波串進(jìn)入設(shè)備噴管。此時(shí)設(shè)備噴管出口馬赫數(shù)不再為2.0，也就是說，設(shè)備噴管已經(jīng)不能正常工作。在超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際工作過程中，這種激波串?dāng)_動(dòng)至隔離段入口的情況是不允許的，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)無法正常工作。對(duì)比甲烷燃燒加熱來流試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)量比為0.38時(shí)，燃燒室壁面峰值壓力相對(duì)于純凈空氣來流下降了0.27，隔離段內(nèi)激波串起始位置后移了25mm。

從圖6和7對(duì)比可以看出：相對(duì)于電阻加熱試驗(yàn)來流，在甲烷燃燒加熱試驗(yàn)來流條件下,隔離段出現(xiàn)激波串時(shí)對(duì)應(yīng)的當(dāng)量油氣比上升；相同當(dāng)量比時(shí)，甲烷燃燒加熱試驗(yàn)來流下的燃燒室壁面峰值壓力較低。在當(dāng)量比為0.22、0.28、0.32、0.35和0.38時(shí)，甲烷燃燒加熱來流條件下的燃燒室壓力峰值相對(duì)于純凈空氣來流分別下降了3.1%、5.4%、6.9%、5.0%和4.8%；同時(shí)，激波串起始位置相對(duì)于純凈空氣來流也表現(xiàn)出不同程度的后移。

在本文試驗(yàn)條件下產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因主要有兩點(diǎn)：(1)H2O和CO2作為反應(yīng)物直接參與點(diǎn)火反應(yīng)。邵菊香[18]、梁金虎[19]等開展的研究結(jié)果表明，H2O和CO2污染組分對(duì)碳?xì)淙剂宵c(diǎn)火延遲時(shí)間的影響依賴于具體工況。在本文條件下，雖然在H2O+O=2OH反應(yīng)中，H2O表現(xiàn)出了對(duì)OH生成的促進(jìn)作用，但是H2O比N2具有更大的三體系數(shù)，H2O以第三體(M)身份直接參與H自由基的生成和消耗反應(yīng)(H+O2+M=HO2+M)以及HCO+M=H+CO+M反應(yīng)，二者總的反應(yīng)效果表現(xiàn)為H的生成速率降低。H生成速率的降低，進(jìn)一步通過反應(yīng)H+O2=OH+O和H+HO2=2OH降低了OH的生成速率。而CO2為多原子分子，具有較大的三體系數(shù)，CO2的存在同樣降低了H和OH的生成速率，并最終表現(xiàn)出對(duì)煤油點(diǎn)火的抑制作用。(2)H2O和CO2污染組分的存在，導(dǎo)致在甲烷燃燒加熱方式下的來流環(huán)境熱容增加。Würmel等[20]通過動(dòng)力學(xué)模擬證明，在燃燒化學(xué)反應(yīng)放熱過程中，環(huán)境熱容增加將使體系溫度升高的速率減慢，不利于后續(xù)鏈反應(yīng)加速發(fā)生。另外，環(huán)境熱容增加還將導(dǎo)致化學(xué)反應(yīng)速率降低，使燃燒反應(yīng)過程的溫度上升速率變慢，并反過來降低煤油燃燒化學(xué)反應(yīng)速率，最終表現(xiàn)為甲烷燃燒加熱方式下的反應(yīng)區(qū)位置后移。以上兩種影響因素互相耦合、互相促進(jìn)，最終產(chǎn)生前述試驗(yàn)現(xiàn)象。

從壁面壓力對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果可以看出，污染組分對(duì)燃燒室性能存在明顯的影響。為了深入研究污染組分對(duì)煤油燃燒的影響，在兩種加熱方式下、相同煤油當(dāng)量比的對(duì)比試驗(yàn)中，采用高速攝像技術(shù)拍攝了燃燒室凹槽位置的可見光火焰圖像。圖8為純凈空氣來流時(shí)燃燒室凹槽位置的可見光火焰圖像。當(dāng)量比較小(ERK=0.105)時(shí)，可見光火焰很小，且主要分布于凹槽回流區(qū)底部。此時(shí)，凹槽回流區(qū)幾乎占據(jù)了整個(gè)凹槽，剪切層將主流和回流區(qū)分開。煤油從凹槽上游噴入燃燒室之后，與來流空氣混合并與凹槽剪切層相互作用，從而被輸運(yùn)至凹槽剪切層和凹槽回流區(qū)內(nèi)。由于剪切層內(nèi)有著豐富的氧氣，剪切層上方的燃料不斷被輸運(yùn)至剪切層內(nèi)，所以燃燒的起始位置始終位于凹槽剪切層內(nèi)。煤油/空氣混氣在凹槽回流區(qū)內(nèi)充分燃燒、釋熱，其高溫燃燒產(chǎn)物不斷向凹槽剪切層提供熱量和自由基，從而縮短燃料的點(diǎn)火延遲時(shí)間。同時(shí)，剪切層內(nèi)必然存在一個(gè)位置，此處的火焰?zhèn)鞑ニ俣扰c氣流速度相等，即火焰基底(Flame base)位置。由于湍流脈動(dòng)的存在，火焰基底呈現(xiàn)出一定程度的脈動(dòng)，但其會(huì)迅速調(diào)整位置并達(dá)到新的平衡。當(dāng)量比為0.105時(shí)，火焰基底距離凹槽前緣大約32mm。

隨著煤油當(dāng)量比增大，其噴射壓力增大，煤油/空氣來流動(dòng)量比增大，煤油穿透深度增加，煤油與來流空氣混合更加充分。當(dāng)量比0.22時(shí)，火焰基底位置比當(dāng)量比0.105時(shí)向上游移動(dòng)了10mm，同時(shí)燃燒火焰長度變長，幾乎充滿整個(gè)凹槽的回流區(qū)部分。繼續(xù)增加當(dāng)量比至0.28時(shí)，燃燒火焰亮度提高，火焰基底繼續(xù)向前移動(dòng)了9mm左右，燃燒火焰向主流傳播高度增加，但燃燒反應(yīng)區(qū)仍主要集中在凹槽內(nèi)。當(dāng)量比0.32時(shí)，燃料/空氣來流動(dòng)量比增加，煤油噴射高度增加，更多煤油與主流氣流摻混后進(jìn)入主流。此時(shí)凹槽內(nèi)燃燒引起的壓升迫使凹槽剪切層向主流偏轉(zhuǎn)，同時(shí)其火焰與高溫產(chǎn)物進(jìn)入主流并點(diǎn)燃了主流內(nèi)的煤油/空氣混氣。當(dāng)量比0.35時(shí)，更高的噴射壓力使得煤油噴射高度繼續(xù)增加，火焰基底向上游移動(dòng)至距離凹槽前緣5mm的位置，燃燒反應(yīng)區(qū)域明顯擴(kuò)大，幾乎占據(jù)了整個(gè)流道高度的一半。當(dāng)量比增加至0.38(即燃燒室富油極限)，煤油燃燒火焰基底位置緊貼凹槽前緣點(diǎn)，可見光火焰長度、向主流傳播的高度更大。

圖9為甲烷燃燒加熱來流煤油燃燒可見光火焰圖像。與純凈空氣來流可見光火焰圖像對(duì)比發(fā)現(xiàn)：相同當(dāng)量比條件下，甲烷燃燒加熱來流時(shí)的可見光火焰基底位置相對(duì)靠后，燃燒火焰區(qū)更小。當(dāng)量比較小(ERK=0.135)時(shí)，與純凈空氣來流情況相似，煤油燃燒火焰區(qū)域很小，且主要分布在凹槽回流區(qū)底部，但火焰基底位置更靠后。與純凈空氣來流相比，在相同當(dāng)量比下，污染來流的煤油/空氣來流動(dòng)量比相差不大，因此相同當(dāng)量比下的煤油穿透深度的差別可以忽略不計(jì)。隨著當(dāng)量比上升，可見光燃燒火焰區(qū)域變大，火焰基底位置向上游移動(dòng)(如圖10所示)。煤油當(dāng)量比為0.22、0.28和0.32時(shí)，火焰基底位置分別位于凹槽前緣下游25、15和9mm處，相對(duì)于純凈空氣來流分別后移了3、2和2mm;當(dāng)量比增加至0.35及以上時(shí)，火焰基底位置基本與純凈空氣相同，但是煤油燃燒火焰區(qū)域相對(duì)于純凈空氣有著不同程度的縮小。

從圖8和9可以看出，兩種加熱方式下的煤油燃燒火焰穩(wěn)定模式均為凹槽火焰穩(wěn)定模式，火焰基底穩(wěn)定于凹槽剪切層內(nèi)，火焰前鋒以相對(duì)固定的角度向主流傳播。對(duì)圖8和9的可見光圖像作進(jìn)一步處理，可以得到各狀態(tài)下的可見光火焰?zhèn)鞑ソ嵌圈?。圖11為電阻加熱和甲烷燃燒加熱來流時(shí)不同煤油當(dāng)量比下的煤油燃燒火焰?zhèn)鞑ソ嵌?，橫坐標(biāo)為煤油當(dāng)量比，縱坐標(biāo)為火焰?zhèn)鞑ソ嵌?。可以看出：隨著煤油當(dāng)量比上升，火焰?zhèn)鞑ソ嵌炔粩嘧兇?，且在小?dāng)量比時(shí)變化速率更快，較大當(dāng)量比時(shí)變化速率相對(duì)較??；與電阻加熱試驗(yàn)來流相比，甲烷燃燒加熱來流下的火焰?zhèn)鞑ソ嵌雀?。與電阻加熱方式的純凈空氣來流相比，在采用甲烷燃燒加熱器產(chǎn)生污染空氣來流時(shí)，煤油燃燒向主流的傳播角度下降了7.1%～12.4%。

綜合以上試驗(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，兩種試驗(yàn)來流加熱方式下的煤油燃燒可見光火焰圖像存在很大差別，產(chǎn)生差別的主要原因是甲烷燃燒加熱來流中包含純凈空氣中不存在的污染組分(H2O、CO2以及微量自由基)。污染組分的存在不僅延長了煤油點(diǎn)火延遲時(shí)間，而且降低了煤油燃燒的絕熱火焰溫度[11]。點(diǎn)火延遲時(shí)間的延長和燃燒溫度的降低進(jìn)一步導(dǎo)致了燃燒火焰?zhèn)鞑ニ俾实慕档?。假設(shè)火焰前鋒上游的氣流速度一定，火焰前鋒的傳播速度正比于傳播角度α。根據(jù)圖6和7給出的燃燒室壁面壓力分布可知，相同當(dāng)量比時(shí)，甲烷加熱方式下的激波串起始位置靠后，因此可見光火焰前鋒位置的氣流速度更快。氣流速度的增大和火焰?zhèn)鞑ニ俾实慕档?，均?huì)導(dǎo)致煤油燃燒火焰向主流傳播的角度降低，并最終導(dǎo)致上述試驗(yàn)結(jié)果。

3 結(jié) 論

本文研究了試驗(yàn)來流加熱方式對(duì)煤油燃料超聲速燃燒室燃燒特性的影響。在對(duì)比試驗(yàn)中，基于電阻加熱和甲烷燃燒加熱直連式試驗(yàn)系統(tǒng)，采用高速攝像技術(shù)拍攝了不同加熱的超聲速燃燒室煤油燃燒可見光火焰圖像。與電阻加熱方式下的試驗(yàn)來流相比，甲烷燃燒加熱來流中含有H2O、CO2等主要污染組分(摩爾分?jǐn)?shù)分別為4.5%、2.3%)以及微量OH、H、CH等自由基。對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果顯示：與純凈空氣來流相比，甲烷燃燒加熱來流條件下的燃燒室壁面壓力更低，其下降程度最大可達(dá)6.9%。結(jié)合高速攝像發(fā)現(xiàn)：相比于純凈空氣來流，甲烷燃燒加熱來流時(shí)的煤油火焰?zhèn)鞑ソ嵌认陆盗?.1%～12.4%。