脉冲爆轰发动机作为一种新概念热力推进装置,以其优越的热力性能、简单的系统结构和低廉的制造成本可能在未来飞行器的推进系统方面有着诱人的应用前景.通过开展理论分析、实验研究和数值模拟,该文系统地研究了脉冲爆轰发动机热力循环过程中波的运动过程及其相互作用,理清了其工作循环中进气—点火—爆轰—排气等过程运行的规律及特点,并探讨了设计脉冲爆轰发动机装置所必需解决的燃料与氧化剂混合、快速起爆、安全充气等一些关键技术.首先,理论上研究了分析脉冲爆轰发动机的热循环效率、推力性能和循环频率的方法.应用这些方法探讨了影响发动机性能的主要因素.其次,针对脉冲爆轰发动机工作循环的特点,系统研究了其循环过程的各种波系的产生、运动和相互作用等流动特征以及实现循环过程的具体途径,其具体内容包括:(1)设计了可行有效的燃料与氧化剂强化混合装置,利用孔板和螺旋射流冲击成功地产生了混合效果良好的可燃混合物:(2)利用高温射流点火机制,实现了在一定混合比和初始压力下的可燃混合气体的快速起爆;(3)研究了爆轰波结构和化学反应区结构对爆轰传播过程的影响,并详细分析了运动可燃混合气体中数量级轰波的传播过程;(4)在研究爆轰产物的排放过程中,对不同初始运动速度的可燃混合气体作了详细的数值模拟,理清了它的运动规律,并探讨了安全进气的时机与条件.最后,在应用上述研究成果的基础上,设计并装配了一台使用液体燃料的脉冲爆轰发动机模型试验装置,经调试成功地实现了连续的脉冲爆轰循环,运行频率达到5~10Hz,也验证了由对脉冲爆轰发动机中波过程的研究得到的特殊规律.