[發明專利]用于旋轉爆震發動機的部分預混預蒸發雙通道噴注裝置

有效

• 申請號: 202011088796.2
• 申請日: 2020-10-13
• 公開（公告）號: CN112325332B
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發明（設計）人: 韓啟祥;滕瑜琳;張義寧;賈冰岳
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: F23R3/28
• 分類號: F23R3/28;F23R3/38
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 韓天宇

本發明公開了一種用于旋轉爆震發動機的部分預混預蒸發雙通道噴注裝置，包括前端法蘭、外環、內環、導流筒、噴油環和旋流器。導流筒將通道劃分為兩個通道：大流量通道作為主流空氣通道，通過喉道直接連接旋轉爆震燃燒室；小流量通道作為預混預蒸發通道，使液體燃料在通道內提前蒸發并與通道內空氣來流進行初步摻混；旋流器進一步增強預混預蒸發通道內混氣的周向摻混效果，通道出口位于喉道上游，通過導流筒末端的噴射孔實現預混氣與主流空氣的進一步摻混。本發明有效地縮短了液體燃料與空氣的摻混距離，使得液體燃料與空氣在主燃燒室內的摻混效果增強；同時有效地阻止燃燒室內火焰向上游回傳，實現旋轉爆震發動機的穩定工作。

技術領域

本發明涉及航空技術領域，是一種用于旋轉爆震發動機的部分預混預蒸發雙通道噴注裝置。

背景技術

旋轉爆震發動機是一種采用爆震燃燒產生推力的新型發動機，與傳統爆燃燃燒相比，爆震燃燒通過前導激波壓縮反應物產生化學反應，其火焰傳播速度可以達到千米每秒的量級，燃料在燃燒過程中可以更快速地釋放熱量，所以爆震燃燒具有更高的燃燒效率。目前旋轉爆震發動機主要采用環形燃燒室，旋轉爆震波在環形燃燒室內沿周向進行傳播，由于燃料和氧化劑的噴注方向與旋轉爆震波的傳播方向相互垂直，爆震波在單次點火后就可以保持連續穩定傳播，因此旋轉爆震發動機具有較高的工作頻率高。另外，由于爆震燃燒是典型的增壓燃燒過程，相比于傳統航空發動機來說，旋轉爆震發動機更具有結構簡單、尺寸小等優點，因此發動機可以應用到導彈、高速飛行器以及輔助動力裝置上。

目前，針對旋轉爆震發動機模型的研究主要以氣體燃料為主，燃料與氧化劑的噴注主要采用分開噴注的方式，燃料與氧化劑在爆震燃燒室內邊噴注邊摻混邊燃燒，但這一噴注方式在燃料揮發性較差時極易造成燃料與氧化劑的摻混不均勻，對于爆震波的穩定傳播存在較大的影響。當燃料為液體燃料，燃料在與氧化劑的均勻混合之前還額外需要經歷霧化、蒸發的過程，相對于旋轉爆震燃燒室的工作特性，這一過程需要較長的時間以及較大的空間，如果采用上述摻混方法會增大燃料在燃燒室內的摻混長度，增大新鮮混氣高度，這對爆震波在燃燒室內的傳播特性以及爆震發動機的性能均有不利的影響。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對背景技術中所涉及到的缺陷，提供一種用于旋轉爆震發動機的部分預混預蒸發雙通道噴注裝置，該裝置位于旋轉爆震發動機內部，用于連接高壓進氣通道與旋轉爆震發動機主燃燒室。該裝置通過液體燃料與部分高壓來流提前摻混的方式，使得液體燃料可以在進入爆震燃燒室與主流空氣摻混之前提前蒸發，這一措施可以有效地縮短液體燃料與主流空氣在爆震燃燒室內的摻混距離，提升液體燃料與空氣的摻混效果，這有利于減弱摻混不均勻現象對爆震波穩定性的影響；同時，該裝置合理地利用了發動機內部的空間，減少了爆震發動機的尺寸，對于控制發動機流量也具有較為積極的作用；另外，由于預混預蒸發通道內混氣的當量比較高，該裝置可以有效地降低爆震波回傳帶來的不利影響。

本發明為解決上述技術問題采用以下技術方案：

用于旋轉爆震發動機的部分預混預蒸發雙通道噴注裝置，包括前端法蘭、外環、內環、導流筒和噴油環；

所述前端法蘭包含法蘭本體、第一連接管、第二連接管和連接盤；

所述法蘭本體的中心設有供所述第一連接管穿過的通孔，所述第一連接管設置在所述法蘭本體中心的通孔中、和所述法蘭本體同軸固連；

所述連接盤為一端開口一端封閉的空心圓柱體，且所述連接盤的封閉端設有用于和所述第二連接管相連的通孔；所述第二連接管套在所述第一連接管外、和所述第一連接管同軸，所述第二連接管的一端和所述連接盤封閉端在其通孔處同軸固連、另一端和所述法蘭本體的一個端面同軸固連，且所述第二連接管和所述連接盤的連接處平滑過渡；

所述法蘭本體在第一連接管、第二連接管之間周向均勻設有若干通氣孔；

所述外環為一端開口另一端封閉的空心圓柱體，且所述外環的封閉端中心設有通孔，所述外環的開口端和所述前端法蘭連接盤的開口端對應密閉相連；