[發明專利]一種供油冷卻一體化吸氣式脈沖爆震發動機結構

在審

• 申請號: 202010050116.1
• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號: CN111256168A
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 張群;李程鎬;楊福正;曹婷婷;劉強;李小龍;胡凡;程祥旺
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: F23R3/52
• 分類號: F23R3/52;F02K7/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種供油冷卻一體化吸氣式脈沖爆震發動機結構。其特征在于，通過在燃燒室前中段的DDT段壁面中布置燃油通道，充分利用了脈沖爆震燃燒室DDT段的高溫，對燃油進行預熱以及一定的預蒸發，有利于后續的霧化、燃燒過程。燃油吸收熱量，極大地降低了燃燒室前中段即DDT段的壁面溫度，由于燃油比熱遠遠大于空氣，所以相對傳統的空氣冷卻，冷卻效果顯著提高。取消了冷卻進氣與冷卻液以及外帶輔助設備，使得燃燒室內參與燃燒空氣充足，有利于擴大發動機的工作范圍、提高推重比。發動機前中段壁面以及發動機進口處壁面設置有大量噴油孔，大面積、全空間的供油方式使得發動機燃燒室內油氣分布均勻、燃燒充分，可以提高脈沖爆震發動機工作穩定性。前中段壁面的噴油孔噴出的燃油與來流成一定角度，擾動作用一定程度上縮短DDT距離，減少了發動機軸向長度。

技術領域

本發明屬于脈沖爆震發動機領域，具體涉及一種供油冷卻一體化吸氣式脈沖爆震發動機結構。

背景技術

脈沖爆震發動機(PDE)是一種利用脈沖式爆震波產生推力的發動機，具有以下潛在優點：熱循環效率高、結構簡單、質量輕、推重比大、比沖大、單位燃料消耗率低、工作范圍寬等。它不僅可以作為獨立的推進裝置，也可以與渦噴或渦扇發動機組合，為亞聲速或超聲速飛行的飛行器提供動力，當PDE頻率在100Hz以上時，可近似認為工作過程是連續的，這種組合發動機的推力、耗油率、推重比都比帶加力的渦扇發動機改善一倍。

雖然PDE的工作機理在實驗室得到驗證，但要在工程中得到應用仍需突破許多實際問題，管壁冷卻問題就是其中之一。由于爆震燃燒溫度比較高，若不對管壁采取有效的冷卻措施，將大大限制發動機的使用壽命。

國外也有一些相關研究，采取熱障涂層以及利用常規燃燒室的沖擊冷卻、氣膜冷卻、射流冷卻等方式進行壁面冷卻，此外還有使用水冷等方式進行一定的冷卻。但是這些方法實際應用中必須外加輔助設備，在未來的飛行器上顯然不能有效地使用。同時美國空軍實驗室報道稱提高燃油溫度，可有效改善霧化效果從而提高PDE性能。從改善霧化與冷卻壁面兩個角度來看，這都是PDE實際應用中需要解決的問題，如何有效處理他們，是未來技術發展的關鍵。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提出一種供油冷卻一體化吸氣式脈沖爆震發動機結構，通過在燃燒室前中段的DDT段壁面中布置燃油通道，充分利用了脈沖爆震燃燒室DDT段的高溫，對燃油進行預熱以及一定的預蒸發，有利于后續的霧化、燃燒過程。燃油吸收熱量，極大地降低了燃燒室前中段即DDT段的壁面溫度，由于燃油比熱遠遠大于空氣，所以相對傳統的空氣冷卻，冷卻效果顯著提高。取消了冷卻進氣與外帶冷卻液，使得燃燒室內參與燃燒空氣充足，有利于擴大發動機的工作范圍、提高推重比。發動機前中段壁面以及發動機進口處壁面設置有大量噴油孔，大面積、全空間的供油方式使得發動機燃燒室內油氣分布均勻、燃燒快速，可以提高脈沖爆震發動機工作穩定性。前中段壁面的噴油孔噴出的燃油與來流成一定角度，擾動作用一定程度上縮短DDT距離，減少了發動機軸向長度。

技術方案

本發明的目的在于提供一種供油冷卻一體化吸氣式脈沖爆震發動機結構。

本發明技術方案如下：