[發明專利]一種液態燃料吸氣式沖壓旋轉爆震發動機殼體結構

有效

• 申請號: 202010513299.6
• 申請日: 2020-06-08
• 公開（公告）號: CN111663969B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 嚴宇;王永佳;楊寶娥;胡洪波;陳宏玉;馮建暢;尚帥
• 申請（專利權）人: 西安航天動力研究所
• 主分類號: F02K7/10
• 分類號: F02K7/10;F01D25/26;F02C7/22;F02C7/04
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 王楊洋

本發明涉及采用液態燃料的吸氣式發動機，特別是涉及一種采用液態燃料的吸氣式沖壓旋轉爆震發動機殼體結構。本發明的目的是解決現有技術中存在快速霧化和蒸發難度較大的技術問題，提供一種液態燃料吸氣式沖壓旋轉爆震發動機殼體結構。該結構包括發動機外殼體和包括進氣錐、隔離段中心體和燃燒室中心體的預混氣殼體組件；隔離段中心體通過主支撐桿連接發動機外殼體；進氣錐通過前支撐桿連接隔離段中心體，在進氣錐和隔離段中心體之間形成環縫形進氣通道；燃燒室中心體通過后支撐桿連接隔離段中心體，在燃燒室中心體和隔離段中心體之間形成環縫形噴注通道；進氣錐中設置有燃料箱和噴嘴；隔離段中心體內開設有混合室，混合室與所述噴嘴連通。

技術領域

本發明涉及采用液態燃料的吸氣式發動機，特別是涉及一種采用液態燃料的吸氣式沖壓旋轉爆震發動機殼體結構，采用這種殼體結構的發動機能在較寬的馬赫數范圍內可靠工作，可作為無人機的動力，也可應用于其他需要高性能、低成本吸氣式動力的裝備中。

背景技術

旋轉爆震燃燒不同于目前發動機中廣泛應用的等壓燃燒，其本質上是一種超音速燃燒，以較低的熵增實現極快化學反應的過程，具有能量釋放速率快(近似等容燃燒)、熱力循環效率高等優點。此外，由于爆震波具有自增壓性質，可以實現一定的燃燒增壓比，基于爆震燃燒的動力系統能夠省去復雜的增壓部件，簡化發動機的系統結構。近年來，旋轉爆震發動機正成為空天動力領域的研究熱點。

旋轉爆震發動機的燃燒室一般為環形結構，爆震波在環形燃燒室內沿周向旋轉傳播，高溫、高壓的燃氣從發動機尾部經過噴管膨脹后沿軸向排出，產生持續的推力。這種發動機具有以下潛在優點：1)熱循環效率高；2)結構簡單、質量輕，推重比大，比沖高；3)單位燃油消耗率低；4)工作范圍寬，推力調節范圍大。因此，旋轉爆震發動機有著廣闊的應用前景。

旋轉爆震發動機主要有火箭模式和沖壓模式兩種工作模式，分別對應于火箭發動機和吸氣式沖壓發動機。目前學術界普遍的觀點認為吸氣式沖壓旋轉爆震發動機可能是最早得到應用的爆震發動機形式。

目前，在世界范圍內吸氣式沖壓旋轉爆震發動機尚處于原理性研究階段，還未進入應用階段，絕大部分研究中采用的燃料是氣態燃料，對于液態燃料吸氣式沖壓旋轉爆震發動機的研究較少，公開的資料也不多。

在工程應用中，發動機由于受到空間和結構尺寸的限制，需要使用液態燃料。在液態燃料旋轉爆震發動機中，由于爆震燃燒速率極快，因此需要液滴在很短的距離內快速霧化、蒸發，并和氧化劑快速均勻地混合，該過程對旋轉爆震波成功起爆和穩定工作的影響巨大。

因為空氣的化學活性(即助燃性)遠低于氧氣，實現液體燃料的快速霧化和蒸發的難度大，尤其對于航空煤油這種低揮發性的燃料，其霧化蒸發時間較長，故在采用液態燃料的吸氣式發動機中實現旋轉爆震燃燒的難度較大。

發明內容

本發明的目的是解決現有技術中存在快速霧化和蒸發難度較大的技術問題，提供一種液態燃料吸氣式沖壓旋轉爆震發動機殼體結構。

為解決上述技術問題，本發明提供的技術解決方案如下：

一種液態燃料吸氣式沖壓旋轉爆震發動機殼體結構，其特殊之處在于：包括發動機外殼體和設置于發動機外殼體內的預混氣殼體組件；

所述預混氣殼體組件包括進氣錐、隔離段中心體和燃燒室中心體；

所述隔離段中心體通過沿隔離段中心體外側面周向布置的多個主支撐桿連接發動機外殼體；

所述進氣錐通過進氣錐后端面上沿同一圓周布置的多個前支撐桿連接隔離段中心體，在進氣錐和隔離段中心體之間形成環縫形進氣通道；

所述燃燒室中心體通過燃燒室中心體前端面沿同一圓周布置的多個后支撐桿連接隔離段中心體，在燃燒室中心體和隔離段中心體之間形成環縫形噴注通道；

所述進氣錐中設置有燃料箱和與燃料箱連通的噴嘴；