[發(fā)明專利]混合燃燒器組件和操作方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810587335.6
• 申請(qǐng)日: 2018-06-08
• 公開（公告）號(hào): CN109028146B
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: S.C.維斯;J.澤利納;A.W.約翰遜;C.S.庫(kù)珀;S.帕爾
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 通用電氣公司
• 主分類號(hào): F23R3/52
• 分類號(hào): F23R3/52;F23R3/58;F23R3/38
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 肖日松;譚祐祥

本公開提供一種用于推進(jìn)系統(tǒng)的混合燃燒系統(tǒng)以及操作方法。混合燃燒系統(tǒng)限定徑向、周向以及與沿縱向延伸的推進(jìn)系統(tǒng)所共有的縱向中心線。混合燃燒系統(tǒng)包括旋轉(zhuǎn)爆震燃燒(RDC)系統(tǒng)，旋轉(zhuǎn)爆震燃燒系統(tǒng)包括環(huán)形外壁和環(huán)形內(nèi)壁，環(huán)形外壁和環(huán)形內(nèi)壁與縱向中心線同心且共同限定RDC室和RDC入口，RDC系統(tǒng)包括位于RDC入口處由噴嘴壁限定的噴嘴。噴嘴入口配置成接收氧化劑流。噴嘴限定位于噴嘴入口與噴嘴出口之間的喉道，其中噴嘴限定會(huì)聚?擴(kuò)張型噴嘴。混合燃燒系統(tǒng)包括：內(nèi)襯，內(nèi)襯大體上沿縱向延伸；外襯，外襯沿縱向延伸并且沿徑向設(shè)置在內(nèi)襯的外部；艙壁，艙壁設(shè)置在內(nèi)襯和外襯的上游端處，以及燃料歧管組件，燃料歧管組件至少部分延伸穿過艙壁。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明主題大體上涉及一種用于推進(jìn)系統(tǒng)中的連續(xù)爆震(continuousdetonation)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

許多推進(jìn)系統(tǒng)，例如燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)均基于布雷頓循環(huán)(Brayton Cycle)，其中空氣以絕熱方式壓縮、在恒定壓力下加熱、產(chǎn)生的熱氣在渦輪中膨脹，并且在恒定壓力下排熱。之后，可將超出驅(qū)動(dòng)壓縮系統(tǒng)所需之外的能量用于推進(jìn)或其他功。所述推進(jìn)系統(tǒng)大體上依賴于爆燃(deflagrative combustion)來燃燒燃料空氣混合物并且產(chǎn)生在燃燒室內(nèi)以相對(duì)低速和恒定壓力行進(jìn)的燃燒氣體產(chǎn)物。盡管基于布雷頓循環(huán)的發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)通過穩(wěn)定提高部件效率以及提高壓力比和峰值溫度而達(dá)到了較高的熱力效率水平，但仍需進(jìn)一步改進(jìn)。

因此，現(xiàn)已致力于通過改變發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)以使得燃燒在連續(xù)或脈沖模式下以爆震形式發(fā)生來提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率。脈沖模式設(shè)計(jì)涉及一個(gè)或多個(gè)爆震管，而連續(xù)模式基于單個(gè)或多個(gè)爆震波在其中旋轉(zhuǎn)的幾何形狀，通常為環(huán)狀。對(duì)于這兩種模式，高能點(diǎn)火會(huì)引爆燃料空氣混合物，進(jìn)而轉(zhuǎn)變成爆震波(即緊密連通到反應(yīng)區(qū)域的快速移動(dòng)沖擊波)。相對(duì)于反應(yīng)物的聲速，爆震波以大于聲速的馬赫數(shù)范圍(例如4到8馬赫)行進(jìn)。燃燒產(chǎn)物以相對(duì)于爆震波的聲速和顯著升高的壓力緊隨爆震波行進(jìn)。所述燃燒產(chǎn)物之后可以通過噴嘴排出以產(chǎn)生推力或使渦輪旋轉(zhuǎn)。對(duì)于各種旋轉(zhuǎn)爆震系統(tǒng)，防止回流到旋轉(zhuǎn)爆震區(qū)上游的較低壓力區(qū)域的任務(wù)已經(jīng)通過向燃燒室內(nèi)提供急劇壓力降而得到了解決。但是，這可能會(huì)降低旋轉(zhuǎn)爆震燃燒系統(tǒng)的效率優(yōu)勢(shì)。

所屬領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員已知，燃燒室?guī)缀涡螤钍怯深A(yù)期爆震單元尺寸所限定的，所述預(yù)期爆震單元尺寸基于燃料氧化劑混合物以及此混合物的壓力、溫度和化學(xué)計(jì)量比。燃料氧化劑混合物、壓力、溫度和化學(xué)計(jì)量比(例如，在推進(jìn)系統(tǒng)的各種操作條件下)的各種組合通常致使旋轉(zhuǎn)爆震燃燒系統(tǒng)在多個(gè)操作條件下效率低下。

因此，需要一種推進(jìn)系統(tǒng)和燃燒系統(tǒng)，所述推進(jìn)系統(tǒng)和燃燒系統(tǒng)可受益于旋轉(zhuǎn)爆震燃燒系統(tǒng)，同時(shí)在多個(gè)操作條件下維持多個(gè)壓力和溫度下的可操作性和效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的方面和優(yōu)點(diǎn)將部分地在以下說明中闡明，或根據(jù)所述說明可顯而易見，或可以通過實(shí)施本發(fā)明了解到。