[發明專利]多室旋轉爆轟燃燒器

有效

• 申請號: 201810588689.2
• 申請日: 2018-06-08
• 公開（公告）號: CN109028151B
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: S.C.維斯;J.澤利納;A.W.約翰遜;C.S.庫珀;S.帕爾
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F23R7/00
• 分類號: F23R7/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 肖日松;譚祐祥

本申請涉及一種用于推進系統的旋轉爆轟燃燒系統，所述旋轉爆轟燃燒系統包括沿周向方向相鄰布置的多個燃燒器。每個燃燒器界定延伸穿過每個燃燒器的燃燒器中心線，并且每個燃燒器包括界定燃燒室和燃燒入口的外壁。每個燃燒室由環形間隙和燃燒室長度共同界定，從而界定每個燃燒室的體積。每個燃燒器界定多個噴嘴組件，每個噴嘴組件圍繞每個燃燒器中心線以相鄰布置設置在燃燒入口處。每個噴嘴組件界定沿長度方向延伸的噴嘴壁、噴嘴入口、噴嘴出口和兩者之間的喉部，并且每個噴嘴組件界定合流?分流噴嘴。燃燒器的第一陣列界定第一體積，而燃燒器的第二陣列界定與第一體積不同的第二體積。

技術領域

本主題整體涉及一種推進系統中的連續爆轟系統。

背景技術

許多諸如燃氣渦輪發動機的推進系統都是基于布雷頓循環(Brayton Cycle)，其中空氣被絕熱壓縮，在恒定壓力下加熱，產生的熱氣體在渦輪機中膨脹，并且在恒定壓力下排熱。超出驅動壓縮系統所需的能量隨后可用于推進或其他工作。這種推進系統一般依靠爆燃燃燒(deflagrative combustion)來燃燒燃料/空氣混合物，并且產生在燃燒室內以相對低速和恒定壓力行進的燃燒氣體產物。盡管基于布雷頓循環的發動機通過穩定提高部件效率以及增加壓力比和峰值溫度而達到了較高水平的熱力效率，但仍需進一步改進。

因此，通過修改發動機架構使得燃燒以連續或脈沖模式的爆轟形式發生，已經尋求到發動機效率的改進。脈沖模式設計涉及一個或多個爆轟管，而連續模式是基于幾何形狀，典型地為環形，單個或多個爆轟波在所述幾何形狀中旋轉。對于這兩種類型的模式，高能點火皆引爆燃料/空氣混合物，進而轉變成爆轟波(即，緊密連接到反應區的快速移動沖擊波)。爆轟波相對于反應物的聲速以大于聲速的馬赫數范圍(例如，4至8馬赫)傳播。燃燒產物以相對于爆轟波的聲速和顯著升高的壓力跟隨爆轟波。此類燃燒產物隨后可以通過噴嘴排出以產生推力或旋轉渦輪機。

然而，具體而言，推進系統和旋轉爆轟燃燒系統一般被設計或優化成系統最有效或可操作的特定操作條件或設計點(例如，航空設計點)。在此類設計點之外或超出此類設計點，旋轉爆轟燃燒系統可能是無法接受的低效或不可操作的，諸如固定化學計量的胞格尺寸(cell size)跨壓力和溫度范圍變化大約20倍(例如，從最低操作條件到最高操作條件)，從而限制了旋轉爆轟燃燒系統的應用，或者由于設計點過度低效而在某些設計點抵消了旋轉爆轟燃燒系統的效率。

因此，需要一種跨多個操作條件提供效率和可操作性的推進系統和旋轉爆轟燃燒系統。

發明內容

本發明的方面和優點將部分地在以下說明中闡明，或根據所述說明可顯而易見，或可以通過實踐本發明了解到。

本申請涉及一種用于推進系統的旋轉爆轟燃燒系統。旋轉爆轟燃燒系統界定徑向方向、周向方向和與沿縱向方向延伸的推進系統共同的縱向中心線。旋轉爆轟燃燒系統包括沿周向方向相鄰布置的多個燃燒器。每個燃燒器界定延伸穿過每個燃燒器的燃燒器中心線，并且每個燃燒器包括界定燃燒室和燃燒入口的外壁。每個燃燒室由環形間隙和燃燒室長度共同界定，從而界定每個燃燒室的體積。每個燃燒器界定多個噴嘴組件，每個噴嘴組件圍繞每個燃燒器中心線以相鄰布置設置在燃燒入口處。每個噴嘴組件界定沿長度方向延伸的噴嘴壁、噴嘴入口、噴嘴出口和兩者之間的喉部，并且每個噴嘴組件界定合流-分流噴嘴。燃燒器的第一陣列界定第一體積，而燃燒器的第二陣列界定與第一體積不同的第二體積。

在旋轉爆轟燃燒系統的各種實施例中，燃燒器的第一陣列和燃燒器的第二陣列各自沿周向方向交替相鄰布置。在一個實施例中，多個燃燒器進一步界定燃燒器的第三陣列或更多個陣列，燃燒器的所述第三陣列或更多個陣列與燃燒器的第一陣列和燃燒器的第二陣列一起沿周向方向交替相鄰布置。