[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于旋轉(zhuǎn)爆震燃燒技術(shù)的矢量推進(jìn)裝置

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210714862.5
• 申請(qǐng)日: 2022-06-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114987740A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-09-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王可;曹力文;趙明皓;沙宇;范瑋
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B64C15/02
• 分類(lèi)號(hào): B64C15/02;F23R3/38;F23R3/52
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明專(zhuān)利為一種基于旋轉(zhuǎn)爆震燃燒技術(shù)的矢量推進(jìn)裝置，包括噴注裝置、燃燒室外環(huán)、燃燒室中心內(nèi)柱、尾錐。將旋轉(zhuǎn)爆震燃燒的等曲率環(huán)形燃燒室改進(jìn)為變曲率橢圓環(huán)形燃燒室，使之與飛翼式隱身飛行器匹配。在爆震燃燒室內(nèi)，控制系統(tǒng)僅需控制部分噴注孔的開(kāi)閉即可實(shí)現(xiàn)對(duì)某組中心對(duì)稱區(qū)域可燃混氣噴注流量的調(diào)節(jié)，使中心對(duì)稱的兩個(gè)區(qū)域爆震波強(qiáng)度產(chǎn)生差異，由此獲得附加控制力矩，達(dá)到矢量推進(jìn)的目的。本發(fā)明有效規(guī)避傳統(tǒng)矢量推進(jìn)裝置噴管的復(fù)雜機(jī)械設(shè)計(jì)與高難度控制系統(tǒng)研發(fā)，保證矢量推進(jìn)裝置的戰(zhàn)時(shí)可靠性。同時(shí)，大幅提升隱身飛行器的機(jī)動(dòng)性。本發(fā)明可用于矢量推進(jìn)及飛行器隱身設(shè)計(jì)領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于矢量推進(jìn)及飛行器隱身設(shè)計(jì)領(lǐng)域，具體為一種基于旋轉(zhuǎn)爆震燃燒技術(shù)的矢量推進(jìn)裝置。

背景技術(shù)

旋轉(zhuǎn)爆震燃燒具有熱效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，是航空航天推進(jìn)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。旋轉(zhuǎn)爆震燃燒通常在環(huán)形或空筒型燃燒室中組織，在燃燒室頭部形成一個(gè)或多個(gè)爆震波，并沿周向傳播，高溫高壓的燃燒產(chǎn)物從開(kāi)口端排出，產(chǎn)生推力。將旋轉(zhuǎn)爆震與矢量推進(jìn)等實(shí)際需求相結(jié)合，有助于拓寬旋轉(zhuǎn)爆震燃燒的應(yīng)用范疇。

傳統(tǒng)意義上，矢量推進(jìn)裝置是排氣噴口可以向不同方向偏轉(zhuǎn)以產(chǎn)生不同方向推力的動(dòng)力裝置。實(shí)際應(yīng)用中，尾噴管偏轉(zhuǎn)，獲得附加控制力矩，實(shí)現(xiàn)飛行姿態(tài)變化。矢量推進(jìn)裝置的應(yīng)用增強(qiáng)了對(duì)飛行器的控制，提高機(jī)動(dòng)性的同時(shí)使原有的氣動(dòng)控制結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化，飛行器重量降低。此外，亦可降低敵方探測(cè)雷達(dá)的回波，有利于改善隱身性能。傳統(tǒng)的矢量推進(jìn)技術(shù)綜合了噴管轉(zhuǎn)向技術(shù)與控制技術(shù)，現(xiàn)有的矢量推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)噴管機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)難度高，僅有少數(shù)國(guó)家掌握。

現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中，高機(jī)動(dòng)性與隱身能力兼?zhèn)涞娘w行器將成為火力投送的利器，對(duì)戰(zhàn)局發(fā)展有著重要作用。因此，設(shè)計(jì)一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制簡(jiǎn)便、可滿足隱身飛行器的新型矢量推進(jìn)裝置尤為關(guān)鍵。本發(fā)明提出了一種基于旋轉(zhuǎn)爆震燃燒技術(shù)的矢量推進(jìn)裝置，恰能滿足要求，可簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)并降低控制難度，亦對(duì)促進(jìn)旋轉(zhuǎn)爆震燃燒的實(shí)際應(yīng)用具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

要解決的技術(shù)問(wèn)題：

針對(duì)矢量推進(jìn)裝置噴管轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)復(fù)雜、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)難度高的問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種基于旋轉(zhuǎn)爆震燃燒技術(shù)的矢量推進(jìn)裝置，將旋轉(zhuǎn)爆震燃燒作為矢量推進(jìn)的動(dòng)力來(lái)源，創(chuàng)造性地將旋轉(zhuǎn)爆震燃燒的等曲率環(huán)形燃燒室改進(jìn)為變曲率橢圓環(huán)形燃燒室，使之與飛翼式隱身飛行器匹配，通過(guò)改變不同周向區(qū)域可燃混氣噴注條件獲得附加控制力矩，調(diào)整飛行姿態(tài)。根據(jù)飛行器俯仰與偏航的需要，將橢圓環(huán)狀的旋轉(zhuǎn)爆震燃燒腔分為多個(gè)區(qū)域(圖中以4個(gè)區(qū)域?yàn)槔?，橢圓截面短軸所在的兩個(gè)區(qū)域?yàn)榈颓蕝^(qū)，中心對(duì)稱，控制飛行器的俯仰；橢圓截面長(zhǎng)軸所在的兩個(gè)區(qū)域?yàn)楦咔蕝^(qū)，中心對(duì)稱，控制飛行器的偏航；控制系統(tǒng)僅需控制部分噴注孔的開(kāi)閉即可實(shí)現(xiàn)對(duì)某組中心對(duì)稱區(qū)域可燃混氣噴注流量的調(diào)節(jié)，使中心對(duì)稱的兩個(gè)區(qū)域爆震波強(qiáng)度產(chǎn)生差異，由此獲得附加控制力矩，達(dá)到矢量推進(jìn)的目的。本發(fā)明可用于矢量推進(jìn)及飛行器隱身設(shè)計(jì)領(lǐng)域。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種基于旋轉(zhuǎn)爆震燃燒技術(shù)的矢量推進(jìn)裝置，包括噴注裝置、燃燒室外環(huán)、燃燒室中心內(nèi)柱、尾錐。

所述噴注裝置位于矢量推進(jìn)裝置前部，可燃混氣通過(guò)噴注裝置進(jìn)入爆震燃燒腔。噴注裝置包括多個(gè)沿周向與徑向排布的噴注孔。噴注孔沿周向排布環(huán)繞一周，周向節(jié)距為噴注孔孔徑的1～2倍；噴注孔沿徑向排布數(shù)量不限(根據(jù)實(shí)際需求確定，圖中以3排為例)。噴注孔出口在爆震燃燒室進(jìn)口壁面為偏置設(shè)計(jì)(圖中以靠近燃燒室外環(huán)為例)，確保可燃混氣進(jìn)入爆震燃燒室后形成回流區(qū)，降低軸向氣流速度，有利于爆震燃燒組織。噴注裝置可通過(guò)控制噴注孔流動(dòng)通道的開(kāi)閉，改變某一周向區(qū)域處的可燃混氣噴注流量，從而改變某一周向區(qū)域處的爆震波強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)周向推力調(diào)整，進(jìn)而達(dá)到矢量推進(jìn)的目的。

所述矢量推進(jìn)裝置的旋轉(zhuǎn)爆震燃燒室并非傳統(tǒng)圓環(huán)結(jié)構(gòu)，整體較為扁平，呈現(xiàn)橢圓環(huán)結(jié)構(gòu)。扁平化設(shè)計(jì)使推進(jìn)裝置可以滿足飛翼式隱身飛行器的裝備需求。燃燒室內(nèi)徑與外徑的曲率在同一周向位置處相同，但沿周向變化，依據(jù)不同的通道曲率，將燃燒室分為高曲率區(qū)與低曲率區(qū)。