一种超声速爆震发动机及其推进系统技术方案

本发明专利技术公开了一种推进系统，包括进气道和燃烧室，所述燃烧室内设有斜坡部分，所述斜坡部分上设有供热射流喷出后辅助起爆来流的热射流喷口。本发明专利技术所提供的推进系统，通过在所述斜坡部分设置所述热射流喷口，在所述来流流动至所述燃烧室中，即将进入所述斜坡发生爆震时，通过所述热射流喷口射出热射流，辅助所述来流起爆，该发动机采用爆震燃烧，提高了燃烧效率，并利用热射流起爆来流预混气体，避免了当来流的流速较低时，斜坡无法起爆来流预混气体的现象，提高了斜爆震发动机使用的工作范围。本发明专利技术还公开了一种包括上述推进系统的超声速爆震发动机。

【技术实现步骤摘要】
一种超声速爆震发动机及其推进系统
本专利技术涉及爆震发动机设备领域，特别是涉及一种推进系统。此外，本专利技术还涉及一种包括上述推进系统的超声速爆震发动机。
技术介绍
随着高超声速飞行器的发展，推进系统的效率成为了制约发动机推力进一步提高的瓶颈之一，而爆震燃烧热力循环效率高、热释放快，基于爆震燃烧的超声速推进系统布局紧凑，结构简单，因此，爆震基发动机可作为高超声速推进系统的潜在方案。现有技术中，在高超声速条件下，爆震燃烧室通过斜坡诱导爆震的方式组织燃烧，一体化的超声速爆震发动机中，燃料在前体喷入，燃烧和来流迅速混合，在前体处斜坡诱导产生斜爆震波，通过爆震波的预混气体迅速地在燃烧室发生燃烧，之后通过扩张段膨胀产生推力。然而，现有技术中，爆震燃烧室通过较小的固定角度的斜坡就能够诱导爆震燃烧，但固定角度的斜坡起爆的来流速度需要满足一定的范围，导致发动机使用的工作范围受限，当来流的流速较低时，容易出现斜坡无法起爆来流气体的问题。同时，现有技术中的推进系统，燃烧室和扩张喷管单独设置，由于燃烧室需要混合燃料，因此，燃烧室的长度一般都较长，导致整个推进系统的体积较大，发动机的结构复杂。因此，如何提高推进系统的使用范围，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种推进系统，该超声速爆震发动机利用热射流进行起爆来流预混气体，避免了较低速度时斜坡无法起爆来流预混气体，提高了斜爆震发动机的工作范围。本专利技术的另一目的是提供一种包括上述推进系统的超声速爆震发动机。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种推进系统，包括进气道和燃烧室，所述燃烧室内设有斜坡部分，所述斜坡部分上设有供热射流喷出后辅助起爆来流的热射流喷口。优选的，所述热射流喷口背离所述斜坡部分，并向靠近所述进气道的方向倾斜。优选的，所述热射流喷口上连接有热射流输送管道。优选的，还包括与所述热射流喷口连接的控制器，所述控制器用于：获取所述来流的流速；根据所述来流的流速计算热射流的最佳喷射强度；调节所述热射流喷口中喷出的热射流强度至所述最佳喷射强度。优选的，在所述步骤“根据所述来流的流速计算热射流的最佳喷射强度”之前，所述控制器还用于：根据获取的所述来流的流速，判断是否需要开启所述热射流喷口，如果是，则开启所述热射流喷口。优选的，所述燃烧室远离所述进气道的一端设有扩张喷管，并且所述燃烧室与所述扩张喷管为一体化燃烧室扩张喷管。优选的，所述进气道与所述燃烧室之间通过隔离部分连通。优选的，所述进气道的前端设有前体燃料喷注口，所述前体燃料喷注口用于向所述进气道中喷入燃料以形成预混燃料。本专利技术还提供一种超声速爆震发动机，包括上述任意一项所述的推进系统。本专利技术所提供的推进系统，包括进气道和燃烧室，所述燃烧室内设有斜坡部分，所述斜坡部分上设有供热射流喷出后辅助起爆来流的热射流喷口。该推进系统，通过在所述斜坡部分设置所述热射流喷口，在所述来流流动至所述燃烧室中，即将进入所述斜坡发生爆震时，通过所述热射流喷口射出热射流，辅助所述来流起爆，该发动机采用爆震燃烧，提高了燃烧效率，并利用热射流起爆来流预混气体，避免了当来流的流速较低时，斜坡无法起爆来流预混气体的现象，提高了斜爆震发动机使用的工作范围。本专利技术所提供的超声速爆震发动机设有上述推进系统，由于所述推进系统具有上述技术效果，因此，设有该推进系统的超声速爆震发动机也应当具有相应的技术效果。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术所提供的推进系统增强时一种具体实施方式的结构示意图；图2为本专利技术所提供的推进系统未增强时一种具体实施方式的结构示意图；其中：1-前体燃料喷注口、2-预混燃料、3-进气道入口、4-斜坡部分、5-斜爆震波、6-热射流喷口、A-进气道、B-隔离段、C-一体化燃烧室扩张喷管。具体实施方式本专利技术的核心是提供一种推进系统，该推进系统利用热射流进行起爆来流预混气体，避免了较低来流速度时斜坡无法起爆来流预混气体，提高了斜爆震发动机使用工作的范围。本专利技术的另一核心是提供一种包括上述推进系统的超声速爆震发动机。下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参考图1和图2，图1为本专利技术所提供的推进系统增强时一种具体实施方式的结构示意图；图2为本专利技术所提供的推进系统未增强时一种具体实施方式的结构示意图。在该实施方式中，推进系统包括进气道A和燃烧室，燃烧室内设有斜坡部分4，斜坡部分4上设有供热射流喷出后辅助起爆来流的热射流喷口6。该推进系统在斜坡的基础上，通过热射流增强起爆，设计状态为高超声速状态，燃烧室中的来流速度大于斜爆震燃烧波的火焰前传速度，斜坡无法诱导斜爆震波5时通过喷入热射流诱导形成斜爆震燃烧波，来流速度增加时，减小热射流强度，当来流到达一定速度时，热射流关闭，通过斜坡直接诱导形成斜爆震燃烧波，如图2所示。进一步，热射流喷口6背离斜坡部分4，并向靠近进气道A的方向倾斜，即热射流的喷射角度与来流相背，辅助填补斜坡角度太小造成的无法起爆现象。具体的，热射流喷口6的开设角度可以为垂直于斜坡部分4的坡面，当然也可以为其他角度，具体应当根据实验结果选择最佳喷射角度。该推进系统，通过在斜坡部分4设置热射流喷口6，在来流流动至燃烧室中，即将进入斜坡发生爆震时，通过热射流喷口6射出热射流，辅助来流起爆，该发动机采用爆震燃烧，提高了燃烧效率，并利用热射流起爆来流预混气体，避免了当来流的流速较低时，斜坡无法起爆来流预混气体的现象，提高了斜爆震发动机使用的工作范围。具体的，热射流喷口6上连接有热射流输送管道，热射流通过热射流输送管道输送至热射流喷口6处，具体的，对于热射流的开启或关闭，以及对热射流强度的调整，均可以通过安装在热射流输送管道上的阀门进行控制。在上述各实施方式的基础上，该推进系统还包括与热射流喷口6连接的控制器，控制器用于：获取来流的流速；根据来流的流速计算热射流的最佳喷射强度，具体的，上述热射流的最佳喷射强度的确定原则为，使来流点燃后形成的斜爆震波5作用在扩张喷管的壁面上，具体可以通过多次试验总结出来流流速与热射流的最佳喷射强度之间的关系，并以此作为控制器的数据参考依据；调节热射流喷口6中喷出的热射流强度至最佳喷射强度。进一步在步骤“根据来流的流速计算热射流的最佳喷射强度”之前，控制器还用于：根据获取的来流的流速，判断是否需要开启热射流喷口6，如果是，则开启热射流喷口6。上述控制器的设置，既可以控制热射流的开启和关闭，还可以根据来流的流速将热射流的强度调整为最佳值，保证发动机的工作稳定性。在上述各实施方式的基础上，燃烧室远离进气道A的一端设有扩张喷管，并且燃烧室与扩张喷管为一体结构，燃烧室和扩张喷管共同构成一体化燃烧室扩张喷管C，将斜爆震燃烧室和推力扩张喷管组本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种推进系统，其特征在于，包括进气道(A)和燃烧室，所述燃烧室内设有斜坡部分(4)，所述斜坡部分(4)上设有供热射流喷出后辅助起爆来流的热射流喷口(6)。

【技术特征摘要】
1.一种推进系统，其特征在于，包括进气道(A)和燃烧室，所述燃烧室内设有斜坡部分(4)，所述斜坡部分(4)上设有供热射流喷出后辅助起爆来流的热射流喷口(6)。2.根据权利要求1所述的推进系统，其特征在于，所述热射流喷口(6)背离所述斜坡部分(4)，并向靠近所述进气道(A)的方向倾斜。3.根据权利要求2所述的推进系统，其特征在于，所述热射流喷口(6)上连接有热射流输送管道。4.根据权利要求1所述的推进系统，其特征在于，还包括与所述热射流喷口(6)连接的控制器，所述控制器用于：获取所述来流的流速；根据所述来流的流速计算热射流的最佳喷射强度；调节所述热射流喷口(6)中喷出的热射流强度至所述最佳喷射强度。5.根据权利要求4所述的推进系统，其特征在于，在所述步骤“根据所述来流的流速计算热射流的最佳喷射...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈伟强，苗世坤，梁剑寒，林志勇，蔡晓东，刘世杰，蒋露欣，袁雪强，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科学技术大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43