一种可实现超声速流场观测的圆盘形旋转爆震燃烧室制造技术

本实用新型专利技术专利公开了一种可实现超声速流场观测的圆盘形旋转爆震燃烧室，具体涉及冲压发动机技术领域。包括两块盖板，两个盖板之间形成圆盘形的空腔，空腔由中心至边缘依次设有空气集气腔、超声速加速段、扩张段和燃烧室，空气集气腔的厚度大于超声速加速段的厚度，扩张段呈喇叭状且开口小的一侧与超声速加速段连接，超声速扩张段内周向分布有多个燃料喷孔，超声速加速段和燃烧室上均设有光学观测窗；任一盖板的中心开有与空气集气腔连通的进气孔，每块盖板上均设有多个吊耳，两个相互对应的吊耳通过螺栓连接。采用本实用新型专利技术技术方案解决了常规的旋转爆震燃烧室不利于超声速流场形成及观测的问题，可用于旋转爆震反压下特定波系结构的观测。特定波系结构的观测。特定波系结构的观测。

【技术实现步骤摘要】
一种可实现超声速流场观测的圆盘形旋转爆震燃烧室


[0001]本技术涉及冲压发动机
，特别涉及一种可实现超声速流场观测的圆盘形旋转爆震燃烧室。

技术介绍

[0002]在旋转爆震冲压发动机中，爆震波在燃烧室中高速旋转传播，频率达数千赫兹、峰值压力可达数兆帕，且燃烧室压力沿圆周方向存在显著的差异，形成高频周期性脉动压力。这种复杂恶劣的燃烧反压环境会影响超声速加速段内的流动过程，严重情况下会引起进气道壅塞、造成不起动；同时燃烧反压与推进剂的流动、混合过程等相互耦合，对旋转爆震波的稳定传播有重要影响。因此，开展旋转爆震反压与超声速来流相互作用研究，明晰旋转爆震反压作用下燃料喷注混合过程，获取超声速加速段内波系结构随爆震波传播的演化特性，对于旋转爆震冲压发动机的高效、稳定工作有着重要意义。
[0003]实验中燃料的喷注混合过程以及激波系的运动演化规律需要借助高速相机、纹影等光学设备进行测量，光学设备的光路布置一般要求光路与被观测物体相互垂直，从而减小光折射的影响。由于常规的旋转爆震冲压发动机燃烧室为圆环形结构，这使得对爆震波与超声速来流相互作用的光学观测难以开展。现有技术中有一种便于进行光学观测的圆盘形旋转爆震燃烧室(如图1所示)，在该种燃烧室中燃料和氧化剂在燃烧室头部完成喷注后直接参与旋转爆震燃烧反应，由于没有超声速加速段，爆震波上游无法形成超声速气流，也就无法实现爆震波与超声速来流相互作用的观测研究。此外，常规圆盘形旋转爆震燃烧室的燃料与氧化剂大多从燃烧室外缘喷注进入，燃烧产物从燃烧室中心出口喷出，流道呈收敛形态，也不利于超声速流场的形成。

技术实现思路

[0004]本技术意在提供一种可实现超声速流场观测的圆盘形旋转爆震燃烧室，解决了常规的旋转爆震燃烧室不利于超声速流场形成及观测的问题。
[0005]为了达到上述目的，本技术的技术方案如下：一种可实现超声速流场观测的圆盘形旋转爆震燃烧室，包括两块间隔设置的盖板，两个所述盖板之间形成圆盘形的空腔，所述空腔由中心至边缘依次设有空气集气腔、超声速加速段、扩张段和燃烧室，所述空气集气腔的厚度大于超声速加速段的厚度，所述扩张段呈喇叭状且开口小的一侧与超声速加速段连接，所述超声速扩张段内沿周向分布有多个燃料喷孔，所述超声速加速段和燃烧室上均设有光学观测窗，所述光学观测窗用于纹影或高速摄像光路布置；任一所述盖板的中心开有与空气集气腔连通的进气孔，每块所述盖板上均设有多个吊耳，两个相互对应的所述吊耳通过螺栓连接。
[0006]进一步的，所述超声速加速段和燃烧室的横截面均为等直段。
[0007]通过上述设置，便于在超声速加速段、燃烧室上设置光学观测窗口，同时由于气流方向为由圆盘形燃烧室中心向外径方向流动，使得圆盘形燃烧室流道整体上表现为扩张流
道，流通面积沿流向不断增加，便于实现气流在超声速加速段内的加速，同时有利于燃烧室内燃料的释热添加以及燃烧产物的及时排出。
[0008]进一步的，每个所述盖板的扩张段均周向均匀分布有多个燃料喷孔。
[0009]通过上述设置，避免了爆震波反传进燃料喷孔上游的超声速加速段的问题，从而保证超声速加速段内爆震反压与超声速来流相互作用形成的波系结构的正常观测。同时燃料喷孔沿圆周方向均匀布置也有助于增强燃料混合效果，保证旋转爆震波的稳定传播。
[0010]进一步的，任一所述盖板的吊耳上开有两个间隔分布的第一螺纹定位孔，另一所述盖板的吊耳上设有与任一第一螺纹定位孔同轴设置的第二螺纹定位孔。
[0011]通过上述设置，可以实现两块盖板相对角度的调节，保证了两块盖板上燃料喷孔不同的排布方式(即两侧燃料喷孔间隔排布或对齐排布)，从而使该燃烧室具备研究不同燃料喷孔排布方式影响效果的能力。
[0012]进一步的，所述燃烧室的1/4流向位置处沿切向布置有起爆管。
[0013]通过上述设置，燃料和氧化剂有一定的混合距离，从而保证燃料氧化剂的混合效果，同时起爆管沿切向布置能够保证其产生的热射流以切向方向进入燃烧室，有利于旋转爆震流场结构的快速建立。
[0014]与现有技术相比，本方案的有益效果：
[0015]本方案相比于常规环形旋转爆震燃烧室，圆盘形的燃烧室有利于进行光路布置，对于开展光学观测具有极大的便利性。同时通过在圆盘形流道内设置超声速加速段，能够将气流加速至超声速状态，然后在超声速加速段下游组织旋转爆震燃烧，从而使圆盘形燃烧室具备爆震波与超声速来流相互作用流场观测的能力。
附图说明
[0016]图1是
技术介绍
中一种便于进行光学观测的圆盘形旋转爆震燃烧室的剖视图；
[0017]图2是实施例1中一种可实现超声速流场观测的圆盘形旋转爆震燃烧室的轴侧视图；
[0018]图3是实施例1中一种可实现超声速流场观测的圆盘形旋转爆震燃烧室的剖视图；
[0019]图4是实施例1中旋转爆震燃烧室的具体结构示意图；
[0020]图5是实施例1中旋转爆震燃烧室高频压力图；
[0021]图6是实施例1中旋转爆震燃烧室中流场结构的压力云图；
[0022]图7是实施例1中旋转爆震燃烧室中流场结构的密度梯度云图；
[0023]图8是实施例1中超声速流场观测光路布置示意图。
具体实施方式
[0024]下面通过具体实施方式对本技术作进一步详细的说明：
[0025]说明书附图中的附图标记包括：盖板1、空气集气腔2、超声速加速段3、扩张段4、燃烧室5、燃料喷孔6、进气孔7、吊耳8、起爆管9、光学观测窗10、光源11、透镜12、第一凹面反射镜13、第一平面反射镜14、第二平面反射镜15、第二凹面反射镜16、刀口17、高速相机18。
[0026]实施例1
[0027]如附图2和图3所示：一种可实现超声速流场观测的圆盘形旋转爆震燃烧室，包括
两块间隔设置且轴线重合的盖板1。两个盖板1之间形成圆盘形的空腔，空腔由中心至边缘依次设有空气集气腔2、超声速加速段3、扩张段4和燃烧室5。空气集气腔2的厚度大于超声速加速段3的厚度，扩张段4呈喇叭状且开口小的一侧与超声速加速段3连接，超声速加速段3和燃烧室5的横截面均为等直段，超声速加速段3和燃烧室5上均设有光学观测窗10，光学观测窗10用于纹影或高速摄像光路布置。扩张段4上均周向均匀分布有多个燃料喷孔6。位于左侧的盖板1的中心开有与空气集气腔2连通的进气孔7，每块盖板1上均设有三个沿周向等距分布的吊耳8，两个相互对应的吊耳8通过螺栓连接。左侧盖板1的吊耳8上开有两个间隔分布的第一螺纹定位孔，右侧盖板1的吊耳8上设有与任一第一螺纹定位孔同轴设置的第二螺纹定位孔。燃烧室5的1/4流向位置处沿切向布置有起爆管9。
[0028]工作时，高压空气进入圆盘形燃烧室5中心的空气集气腔2后向四周流动，在超声速加速段3内完成加速后进入扩张段4，扩张段4内分布的一圈燃料喷孔可使燃料进入扩张段4后与空气来流混合形成可燃混合气，可燃混合气进入燃烧室5后起爆，即可在燃烧室本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可实现超声速流场观测的圆盘形旋转爆震燃烧室，其特征在于：包括两块间隔设置的盖板，两个所述盖板之间形成圆盘形的空腔，所述空腔由中心至边缘依次设有空气集气腔、超声速加速段、扩张段和燃烧室，所述空气集气腔的厚度大于超声速加速段的厚度，所述扩张段呈喇叭状且开口小的一侧与超声速加速段连接，所述扩张段内沿周向分布有多个燃料喷孔，所述超声速加速段和燃烧室上均设有光学观测窗，所述光学观测窗用于纹影或高速摄像光路布置；任一所述盖板的中心开有与空气集气腔连通的进气孔，每块所述盖板上均设有多个吊耳，两个相互对应的所述吊耳通过螺栓连接。2.根据权利要求1所述的一种可实现超声速流场观测的圆盘形旋转爆震燃...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡建华，王超，郑榆山，刘彧，陈伟强，肖保国，邢建文，田野，易淼荣，何粲，
申请(专利权)人：中国空气动力研究与发展中心空天技术研究所，
类型：新型
国别省市：