脉冲爆震发动机及光学诊断技术简介

脉冲爆震发动机及光学诊断技术简介

    脉冲爆震发动机(简称PDE)是一种利用间歇式或脉冲式爆震波产生的高温高压燃气来产生推力的全新概念的动力装置。PDE具有循环热效率高、燃料消耗率低、结构简单、重量轻、推重比高、比冲大、推力可调等优点，成为当今发动机领域一大研究热点[1~3]。脉冲爆震燃烧试验是一种非稳态燃烧试验，燃烧试验室中的压力、温度、燃烧试验产物及组分浓度等参数高频变化，快速、准确地获取燃烧试验室内参数的变化规律对研究脉冲爆震发动机非常重要。

    光学诊断技术(光吸取/高温辐射组合法)是一种快速、非接触量测方法，对量测对象的扰动小，特别适合于脉冲爆震发动机各参数的量测。激光二极管与光敏二极管对称地放置于待测发动机两侧(在PDE两侧开石英窗)，当无激光进入探测器时，探测器接收到的是高温火焰的辐射能；当有激光进入探测器时，探测器接收到的能量由透射的激光能量和高温火焰辐射的红外能量这两部分叠加组成。然后结合普朗克黑体辐射定律及基尔霍夫定律可以得到燃气的温度。

    将入射激光束调制成按一定频率开关，从而将上述光辐射和光吸取方式组合在一起。另外由于激光具有强度高、准直性好、带宽窄等优点，能进行分辨率非常高的吸取光谱的量测，结合Beer-Lambert定律，根据窄带光通过长度为L的均匀介质后的透射量与入射量的关系，由测得的吸取谱，可得两路光谱吸取系数之比，即可求得相应的温度，再由温度和光谱吸取系数可求得各燃烧试验产物的浓度[1~3]。