[發(fā)明專利]一種模塊化的連續(xù)旋轉(zhuǎn)爆震發(fā)動機

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211419207.3
• 申請日: 2022-11-14
• 公開（公告）號: CN115898627A
• 公開（公告）日: 2023-04-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 韋煥程;周闊海;高宗永;劉海洋;王琳
• 申請（專利權(quán)）人: 清航空天（北京）科技有限公司
• 主分類號: F02B55/14
• 分類號: F02B55/14
• 代理公司: 北京清大紫荊知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11718
• 代理人: 秦亞群

本發(fā)明提供了一種模塊化的連續(xù)旋轉(zhuǎn)爆震發(fā)動機，包括環(huán)形腔、噴注結(jié)構(gòu)、燃燒室空間調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)、尾噴模塊。環(huán)形腔由第一燃燒室外環(huán)內(nèi)周壁與其內(nèi)部的第一燃燒室內(nèi)環(huán)外周壁圍繞形成，包括經(jīng)窄縫連通的氧化劑環(huán)形腔和第一燃燒室環(huán)形腔；第一燃燒室外環(huán)上設(shè)有與氧化劑環(huán)形腔連通的氧化劑注入口，第一燃燒室內(nèi)環(huán)前端設(shè)有與第一燃燒室環(huán)形腔連通的第一燃料室注入結(jié)構(gòu)。燃燒室空間調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)位于環(huán)形腔與尾噴結(jié)構(gòu)之間，用于調(diào)節(jié)第一燃燒室環(huán)形腔長度、寬度、形狀中的任意一種或多種。噴注結(jié)構(gòu)包括氧化劑噴注結(jié)構(gòu)、第一燃料室注入結(jié)構(gòu)。本發(fā)明設(shè)計的連續(xù)旋轉(zhuǎn)爆震發(fā)動機采用模塊化設(shè)計，其適應(yīng)性強能滿足不同載體對不同的安裝空間、不同的推力的需求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及發(fā)動機設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種模塊化的連續(xù)旋轉(zhuǎn)爆震發(fā)動機。

背景技術(shù)

爆震是一種激波和火焰耦合的燃燒模式，由于化學(xué)反應(yīng)速率快、火焰?zhèn)鞑タ臁⒛軌虍a(chǎn)生極高的壓力和溫度，廣泛應(yīng)用在發(fā)動機上可以形成爆震發(fā)動機，包括脈沖爆震發(fā)動機和連續(xù)旋轉(zhuǎn)爆震發(fā)動機。

其中，連續(xù)旋轉(zhuǎn)爆震發(fā)動機是一種具有單環(huán)縫的連續(xù)旋轉(zhuǎn)爆震發(fā)動機，其具有以下優(yōu)點：1.只需要一次成功起爆，爆震波即可沿燃燒室圓周方向連續(xù)傳播；2.燃燒速率快、放熱強度大、燃燒室結(jié)構(gòu)緊湊，可以縮短發(fā)動機長度；3.具有增壓特性，可以減少渦輪發(fā)動機壓氣機級數(shù)或降低沖壓發(fā)動機進氣道總壓損失，有利于簡化推進系統(tǒng)設(shè)計，提高發(fā)動機推重比；4.可用吸氣式模態(tài)或火箭式模態(tài)工作，工作范圍可從亞聲速到高馬赫數(shù)的超聲速變化。

連續(xù)旋轉(zhuǎn)爆震發(fā)動機的研究逐漸引起了科技界的廣泛關(guān)注，且經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的連續(xù)旋轉(zhuǎn)爆震發(fā)動機存在以下缺點：1.結(jié)構(gòu)單一，多為單環(huán)縫，但是在未采用新型輕量化材料的情況下，單一材料實現(xiàn)的發(fā)動機的推重比較低；2.單燃燒室空間利用率低，且環(huán)縫燃燒室內(nèi)環(huán)基本都是實體或者純粹空腔減重，這部分不產(chǎn)生推力，浪費了空間；3.相對于多環(huán)縫燃燒室，其燃燒室只有一種規(guī)格，燃燒環(huán)縫空間不可調(diào)節(jié)，例如不能變大變小、或者增加數(shù)量、耦合點火啟爆等，對與發(fā)動機動力提升沒有本質(zhì)的改變；4.發(fā)動機可調(diào)推力范圍域度較小，單環(huán)縫提升推力的方式主要是優(yōu)化燃燒、提高氧化劑和燃料摻混效果、提升流量，但由于燃燒室橫截面是一定的，因此其可調(diào)節(jié)的范圍有限。

因此，有必要對現(xiàn)有的連續(xù)旋轉(zhuǎn)爆震發(fā)動機進行改進。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決爆震發(fā)動機的推重比低、燃燒室空間利用率低、空間浪費大、燃燒環(huán)縫空間不可調(diào)節(jié)、推力可調(diào)范圍域度小等問題，本發(fā)明設(shè)計了一種模塊化的連續(xù)旋轉(zhuǎn)爆震發(fā)動機，該連續(xù)旋轉(zhuǎn)爆震發(fā)動機采用模塊化設(shè)計，通過各部分組裝形成爆震發(fā)動機，能夠?qū)崿F(xiàn)不同載體的不同需求。

實現(xiàn)發(fā)明目的的技術(shù)方案如下：一種模塊化的連續(xù)旋轉(zhuǎn)爆震發(fā)動機，包括環(huán)形腔、燃燒室空間調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)。

環(huán)形腔由第一燃燒室外環(huán)內(nèi)周壁與其內(nèi)部的第一燃燒室內(nèi)環(huán)外周壁圍繞形成，包括經(jīng)窄縫連通的氧化劑環(huán)形腔和第一燃燒室環(huán)形腔，第一燃燒室外環(huán)上設(shè)有與氧化劑環(huán)形腔連通的氧化劑注入口，第一燃燒室內(nèi)環(huán)前端設(shè)有與第一燃燒室環(huán)形腔連通的第一燃料室注入結(jié)構(gòu)；

燃燒室空間調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)位于環(huán)形腔與尾噴結(jié)構(gòu)之間，用于調(diào)節(jié)第一燃燒室環(huán)形腔長度、寬度、形狀中的任意一種或多種；

噴注結(jié)構(gòu)，噴注結(jié)構(gòu)包括第一氧化劑噴注結(jié)構(gòu)、第一燃料室注入結(jié)構(gòu)，且第一氧化劑噴注結(jié)構(gòu)上設(shè)有氧化劑注入口。

其中，上述燃燒室空間調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)包括第二燃燒室外環(huán)、第二燃燒室內(nèi)環(huán)，第二燃燒室外環(huán)內(nèi)周壁與第二燃燒室內(nèi)環(huán)內(nèi)周壁之間形成與第一燃燒室環(huán)形腔連通的第二燃燒室環(huán)形腔。

第二燃燒室外環(huán)設(shè)置在第一燃燒室外環(huán)與尾噴結(jié)構(gòu)的尾噴外環(huán)之間，第二燃燒室內(nèi)環(huán)設(shè)置在第一燃燒室內(nèi)環(huán)與尾噴結(jié)構(gòu)的尾噴管尾椎之間。

在第二燃燒室外環(huán)的一個實施例中，第二燃燒室外環(huán)經(jīng)法蘭安裝在第一燃燒室外環(huán)與尾噴結(jié)構(gòu)的尾噴外環(huán)之間。