[發(fā)明專(zhuān)利]渦輪基雙燃燒室沖壓組合循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710086643.6
• 申請(qǐng)日: 2017-02-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107013367B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-07-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙文勝;侯金麗;費(fèi)立森;馬軍;邵文清
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京空天技術(shù)研究所;北京動(dòng)力機(jī)械研究所
• 主分類(lèi)號(hào): F02K7/16
• 分類(lèi)號(hào): F02K7/16;F02K1/16;F02C7/057;F02C7/042;F02C6/00
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種渦輪基雙燃燒室沖壓組合循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)，解決現(xiàn)有渦輪沖壓組合發(fā)動(dòng)機(jī)不能在較低馬赫數(shù)接力等問(wèn)題。本發(fā)明首先針對(duì)雙燃燒室沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行改進(jìn)，燃燒室采用矩形并聯(lián)布局，且針對(duì)其進(jìn)氣道進(jìn)行改進(jìn)，該進(jìn)氣道采用二元進(jìn)氣道構(gòu)型，并沿流向由支板分割為亞燃流道和超燃流道，所述亞燃通道至少為一個(gè)，所述超燃流道至少為兩個(gè)且均分在亞燃流道兩側(cè)，通過(guò)在各流道設(shè)計(jì)中增加內(nèi)收縮段調(diào)節(jié)型面和擴(kuò)張段調(diào)節(jié)型面，以控制進(jìn)氣道喉道面積大小，實(shí)現(xiàn)各燃燒室對(duì)不同壓縮程度空氣的需要，拓寬發(fā)動(dòng)機(jī)工作馬赫數(shù)范圍、提高發(fā)動(dòng)機(jī)性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于航空航天發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及渦輪基雙燃燒室沖壓組合循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)。

背景技術(shù)

臨近空間高超聲速飛行任務(wù)、空天飛行任務(wù)等對(duì)具備寬空域、寬速域工作能力的高性能新型動(dòng)力提出了迫切的需求，技術(shù)成熟的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)和沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)各有優(yōu)勢(shì)，但都無(wú)法單獨(dú)完成上述任務(wù)。為適應(yīng)該任務(wù)需求，目前可以以上述三種發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)組成新的熱力循環(huán)方案，從而拓寬工作范圍，于是演變出渦輪沖壓組合(TBCC，TurboBased Combined Cycle)、TRIJET等組合發(fā)動(dòng)機(jī)方案。

上述TBCC、TRIJET組合發(fā)動(dòng)機(jī)仍存在以下缺陷：TBCC受高速渦輪機(jī)技術(shù)制約，無(wú)法實(shí)現(xiàn)與雙模態(tài)沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的很好接力。近期國(guó)內(nèi)提出擬采用現(xiàn)役渦輪構(gòu)建并聯(lián)TBCC方案，擬通過(guò)引射火箭增推或噴水預(yù)冷等解決接力問(wèn)題，但這樣會(huì)增加系統(tǒng)復(fù)雜性和質(zhì)量代價(jià)。TRIJET采用通過(guò)引入引射沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)役渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)和雙模態(tài)沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)之間的推力銜接，但由于采用三通道結(jié)構(gòu)，面臨系統(tǒng)復(fù)雜、結(jié)構(gòu)質(zhì)量大等問(wèn)題。

雙燃燒室沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)比雙模態(tài)超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)工作馬赫數(shù)下限更低，為Ma3.3左右，借助可調(diào)進(jìn)氣技術(shù)，其工作馬赫數(shù)下限可進(jìn)一步下拓至Ma2.5左右，因此渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)與雙燃燒室沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的組合方案更有助于解決“推力鴻溝”難題，基于貨架渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的組合動(dòng)力方案更為可行。然而現(xiàn)有雙燃燒室沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)為軸對(duì)稱(chēng)構(gòu)型，采用軸對(duì)稱(chēng)進(jìn)氣道，更適用于軸對(duì)稱(chēng)布局，在流道及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面難以實(shí)現(xiàn)與渦輪通道并聯(lián)布置且共用進(jìn)氣系統(tǒng)，并且現(xiàn)有技術(shù)采用固定幾何進(jìn)氣道，難以適應(yīng)更寬工作馬赫數(shù)范圍。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種渦輪基雙燃燒室沖壓組合循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)，解決現(xiàn)有渦輪沖壓組合發(fā)動(dòng)機(jī)不能在較低馬赫數(shù)接力等問(wèn)題。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案：

渦輪基雙燃燒室沖壓組合循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)，包括高速通道和低速通道，所述高速通道和低速通道并聯(lián)設(shè)置，且共用進(jìn)氣道和尾噴管，所述高速通道包括雙燃燒室沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)，所述低速通道包括渦輪核心機(jī)，所述雙燃燒室沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)包括雙燃燒室沖壓進(jìn)氣道，亞聲速燃燒室和超聲速燃燒室，且所述亞聲速燃燒室和超聲速燃燒室采用矩形并聯(lián)布局；

所述沖壓進(jìn)氣道采用二元進(jìn)氣道構(gòu)型，并沿流向由支板分割為亞燃流道和超燃流道，所述亞燃流道至少為一個(gè)且與亞聲速燃燒室相連，所述超燃流道至少為兩個(gè)且均分在亞燃流道兩側(cè)，所述超燃流道分別連接超聲速燃燒室；

所述亞燃和超燃流道結(jié)構(gòu)一致：由固定型面、可調(diào)型面及連接鉸鏈構(gòu)成，其中，所述固定型面包括外壓縮型面、內(nèi)收縮段型面、喉道型面、擴(kuò)張段型面、唇口型面以及與燃燒室連接型面；所述可調(diào)型面包括內(nèi)收縮段調(diào)節(jié)型面和擴(kuò)張段調(diào)節(jié)型面，所述內(nèi)收縮段調(diào)節(jié)型面和擴(kuò)張段調(diào)節(jié)型面的一端分別固定于內(nèi)收縮段起點(diǎn)和擴(kuò)張段終點(diǎn)，另一端分別為活動(dòng)端，所述連接鉸鏈包括鉸鏈a和b，所述鉸鏈a和b分別位于內(nèi)收縮段起點(diǎn)和擴(kuò)張段終點(diǎn)，且所述內(nèi)收縮段調(diào)節(jié)型面和擴(kuò)張段調(diào)節(jié)型面可分別繞著所述鉸鏈a和b按設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。

進(jìn)一步的，在旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)過(guò)程中，所述內(nèi)收縮段調(diào)節(jié)型面和擴(kuò)張段調(diào)節(jié)型面的活動(dòng)端距離唇口型面的垂直距離始終保持相等。