[發明專利]寬域高超聲速沖壓發動機燃燒室尾噴管一體化可調結構

在審

• 申請號: 202111574586.9
• 申請日: 2021-12-21
• 公開（公告）號: CN114412655A
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 秦飛;張明睿;趙征;景婷婷;何國強;魏祥庚
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: F02K1/06
• 分類號: F02K1/06;F02K1/78;F02K7/10
• 代理公司: 西安維賽恩專利代理事務所(普通合伙) 61257
• 代理人: 劉春

本發明公開了寬域高超聲速沖壓發動機燃燒室尾噴管一體化可調結構，包括固定殼體，其為一兩端和頂部敞口的空心殼體，其具有位于底部的底板，和位于底板兩側的兩個側板，在兩個側板的頂部沿進氣端至出氣端依次密封設置有固定上蓋板、轉動擺錐、第一段可變擴張板和第二段可變擴張板；底板、兩個側板、固定上蓋板、轉動擺錐、第一段可變擴張板和第二段可變擴張板的板體內部設置有多條冷卻通道；轉動擺錐、第一段可變擴張板和第二段可變擴張板用于根據飛行馬赫數的要求，分別調節轉動傾斜角度，以實現不同的內流道形狀。解決了高超聲速發動機變幾何結構的需求，并且解決了發動機燃燒室在高溫下長時間工作的問題。

技術領域

本發明屬于寬域高超聲速沖壓發動機技術領域，具體涉及寬域高超聲速沖壓發動機燃燒室尾噴管一體化可調結構。

背景技術

高超聲速飛行器是目前世界各國軍事技術中研究的重點項目，高超聲速飛行器的基礎在于其配置的沖壓發動機能夠在高馬赫數、大攻角范圍內穩定工作。傳統沖壓發動機都是針對一個設計點進行構型優化，但是當該發動機工作在非設計點的工況下時，發動機性能往往難以達到最佳水平，因此為了這類寬域高超聲速發動機能夠滿足寬范圍應用需求，必須設計變結構燃燒室。

在發動機變結構方向，以往對于航空發動機與組合發動機的設計方案較多，比如航空發動機的矢量噴管技術，火箭基組合循環發動機的變結構進氣道技術，渦輪基組合循環發動機的進氣道和尾噴管變結構技術等。而高超聲速沖壓發動機的方向卻少有變結構燃燒室出現，主要原因是超燃沖壓發動機在工作過程中的高溫會對可變結構部件的結構穩定性提出較高要求，且傳統變結構方式存在結構重量較大的缺點，不適用于高超聲速飛行器。

寬域高超聲速飛行器在工作過程中為保證在不同飛行高度和飛行速度時燃燒室內燃料的充分燃燒，需要針對不同飛行馬赫數下的燃燒室結構進行調整，進而調整燃燒室喉道的擴張比來控制燃燒室內的壓力。例如在低飛行馬赫數情況下，需要根據飛行速度的提高逐漸增加喉道擴張比，保持燃燒室內壓力。在高飛行馬赫數下，需要將燃燒室喉部改為等擴張結構，組織超聲速燃燒。

發明內容

本發明的目的是提出了一種寬域高超聲速沖壓發動機燃燒室尾噴管一體化可調結構，以解決高超聲速發動機變幾何結構的需求，并且解決了發動機燃燒室在高溫下長時間工作的問題。

本發明采用以下技術方案：寬域高超聲速沖壓發動機燃燒室尾噴管一體化可調結構，包括：

一固定殼體，其為一兩端和頂部敞口的空心殼體，兩端分別為進氣端和出氣端，進氣端開口小于出氣端開口；其具有位于底部的底板，和位于底板兩側的兩個側板，在在兩個側板的頂部沿進氣端至出氣端依次密封設置有固定上蓋板、轉動擺錐、第一段可變擴張板和第二段可變擴張板；

其中，固定上蓋板兩側與兩個側板固定連接；轉動擺錐為扇形柱體結構，其擺動軸心設置在其上靠近固定上蓋板的一側，并分別鉸接至兩個側板上；固定上蓋板與轉動擺錐下方的腔體形成壓縮段；

第一段可變擴張板和第二段可變擴張板均傾斜向上設置、以在固定殼體內形成兩段擴張段；轉動擺錐、第一段可變擴張板和第二段可變擴張板之間均為鉸接，第二段可變擴張板的末端交接至出氣端；

底板、兩個側板、固定上蓋板、轉動擺錐、第一段可變擴張板和第二段可變擴張板的板體內部設置有多條冷卻通道；

轉動擺錐、第一段可變擴張板和第二段可變擴張板用于根據飛行馬赫數的要求，分別調節轉動擺錐、第一段可變擴張板和第二段可變擴張板的傾斜角度，以實現不同的內流道形狀。

進一步的，在進氣端套設一入口固定環；

入口固定環上：與側板連接處設置有側板再生冷卻液入口和側板再生冷卻入口集液腔；與底板連接處設置有底板再生冷卻液入口和底板再生冷卻入口集液腔；與固定上蓋板連接處設置有固定上蓋板再生冷卻液入口和上蓋板再生冷卻入口集液腔。

進一步的，在出氣端套設一出口固定環；