[发明专利]一种发动机稳定性缩比方法

权利要求书

1.一种发动机稳定性缩比方法，其特征在于：包括以下步骤：

第一步，确定全尺寸发动机的全局参数、几何参数、推进剂参数和喷嘴喷注参数；其中，全局参数包括推进剂总流量、混合比、燃烧室压力和喷嘴个数；几何参数包括喷嘴内的气道长度和气道直径，燃烧室直径、圆筒段长度和喷管收敛段长度；推进剂参数包括推进剂种类、喷前温度和推进剂中液体组分的临界压力和临界温度；喷嘴喷注参数包括单个喷嘴各组分的质量流量、射流密度、喷注速度和体积流量；

第二步，根据双组元离心式喷嘴试验，确定全尺寸发动机燃烧室燃气的完全燃烧长度，也即特征长度；

第三步，确定缩比发动机的推进剂种类、喷前温度、混合比和缩比燃烧室压力；其中，缩比发动机的推进剂种类、喷前温度及混合比均和全尺寸发动机相同；缩比燃烧室压力不小于推进剂中液体组分的临界压力；

第四步，确定缩比尺度r：采用相似法或模态法进行缩比尺度r的计算；

第五步，燃烧流场相似性设计：缩比燃烧室的几何参数按照第四步中确定的缩比尺度r进行几何比例地缩小；且缩比发动机中推进剂各组分的喷注速度相等；

第六步，稳定性缩比设计：稳定性缩比设计时，在满足第五步的前提下，缩比发动机中推进剂各组分体积流量为全尺寸发动机的1/r²倍；再按照理想气体状态方程，确定缩比发动机的射流密度和质量流量；

第七步，将缩比发动机的稳定性评价参数推算到全尺寸发动机：运用缩比发动机进行稳定性评定试验，得到稳定性评价参数数据；按照缩比发动机缩比设计的逆过程，推算出全尺寸发动机的稳定性评价参数数据。

2.根据权利要求1所述的发动机稳定性缩比方法，其特征在于：所述第二步中，全尺寸发动机燃烧室燃气的完全燃烧长度值为100-110mm。

3.根据权利要求1所述的发动机稳定性缩比方法，其特征在于：所述第四步中，缩比尺度r确定时，按照d_ch>1.17L_e原则，其中，当d_ch>1.17L_e时，采用相似法进行缩比尺度r的计算；当d_ch≤1.17L_e时，采用模态法进行缩比尺度r的计算，其中，d_ch为全尺寸发动机燃烧室直径；L_ch为全尺寸发动机燃烧室圆筒段长度；L_e为全尺寸发动机燃烧室当量长度；L_c为全尺寸发动机喷管收敛段长度。

4.根据权利要求3所述的发动机稳定性缩比方法，其特征在于：所述第四步中，采用相似法计算缩比尺度r时，r＝L′_ch/L_ch；其中，L′_ch为缩比发动机燃烧室圆筒段长度，L′_ch取全尺寸发动机燃烧室燃气的完全燃烧长度至全尺寸发动机燃烧室圆筒段长度之间的任意值。

5.根据权利要求4所述的发动机稳定性缩比方法，其特征在于：所述第四步中，采用相似法计算缩比尺度r时，L′_ch取全尺寸发动机燃烧室燃气的完全燃烧长度。

6.根据权利要求3所述的发动机稳定性缩比方法，其特征在于：所述第四步中，采用模态法计算缩比尺度r时，先按照d_ch>1.17L_e原则，由d_ch确定一个L′_e值，保证d_ch大于1.17倍L′_e，此时，L′_e为模态法计算时，按照d_ch>1.17L_e原则，由d_ch确定的全尺寸发动机燃烧室当量长度；L′_e对应的全尺寸发动机燃烧室圆筒段长度为L″_ch，则缩比尺度r＝L″′_ch/L_ch；其中，L″′_ch为缩比发动机燃烧室圆筒段长度；L″′_ch取全尺寸发动机燃烧室燃气的完全燃烧长度至L″_ch之间的任意值。

7.根据权利要求1所述的发动机稳定性缩比方法，其特征在于：所述第三步中，通过调整缩比燃烧室的喉部尺寸，实现缩比燃烧室压力的变化。