一种基于斜爆震发动机实验的斜劈滑轨装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于斜爆震发动机实验技术领域，特别涉及一种基于斜爆震发动机实验的斜劈滑轨装置，解决了现有斜爆震发动机存在的不能既满足斜劈起点能单独改变，又能满足改变过程简单、成本低的问题。该装置的特殊在于：燃烧室左右端面开口；喷管设在燃烧室右侧且二者内腔连通；喷管的前后两侧的两个喷管侧壁面与喷管下壁面固连或者三者为一体件，且三者左端分别一一对应地与燃烧室的前后壁面及燃烧室下壁面右端固连；喷管下壁面左高右低倾斜设置；喷管上壁面设在两个喷管侧壁面之间且左低右高倾斜设置；斜劈设在燃烧室内腔中且可拆卸固连在喷管上壁面左端；滑轨固设在燃烧室上壁面的外侧上表面上；滑块固连在喷管上壁面外侧上表面上，沿滑轨左右滑动。沿滑轨左右滑动。沿滑轨左右滑动。

【技术实现步骤摘要】
一种基于斜爆震发动机实验的斜劈滑轨装置


[0001]本专利技术属于斜爆震发动机实验
，特别涉及一种基于斜爆震发动机实验的斜劈滑轨装置。

技术介绍

[0002]近年来，高马赫数领域的动力技术不断发展，取得了很大的突破，但是在探索的过程中也遇到了很多难题，研究人员拟寻找更适合于高马赫数的燃烧组织模式。
[0003]爆震波是一道以超声速传播的带化学反应的激波，波后的热力学状态参数急剧增加，反应物跨过爆震波面迅速转变成燃烧产物并释放能量。爆震燃烧近似为等容燃烧，相比于爆燃燃烧而言具有更高的热力循环效率[1]。斜爆震是高速来流在楔面等构型上产生诱导斜激波(ObliqueShockWave,OSW)，与燃烧波耦合来实现燃烧的，而斜爆震发动机就是基于斜爆震燃烧的装置。
[0004]斜劈诱导产生斜爆震，是斜爆震实验中常用的典型起爆方式之一。受限空间中斜爆震的起爆和爆震波的传播，受到上壁面所反射的复杂波系的作用，与无限空间有着很大的不同。Lee等[2]数值模拟了爆震在受限空间中的起爆过程，发现壁面反射也能够诱导爆震起爆，同时能够降低起爆的来流马赫数要求。受限空间末端的几何扩张造成的膨胀波以及分离泡，会对爆震波波面的驻定形态及稳定性造成影响。李冠霄等[3]数值模拟研究了燃烧室扩张段起点相对于爆震波楔面位置对爆震起爆驻定的影响，发现扩张段起点的膨胀波能够与爆震波相互作用形成局部分离区。斜劈角度也是影响起爆驻定很重要的因素之一。刘彧等[4]通过风洞实验发现斜劈角度过小无法起爆。韩信等[5]通过理论分析和数值模拟发现斜劈角度过大，容易形成过驱动斜爆震波，也会产生额外的阻力。姜宗林[6]提出，当来流和楔面大于一定值时才能起爆。彭俊等[7]通过数值模拟研究获得了指定来流马赫数下正常工作的楔角范围。所以设计一种可变斜劈起点及楔角的实验装置，具有很大的研究意义。
[0005]专利方面，陈伟强等[8]公开了一种爆震发动机及推进系统，其楔面角度是一种伸缩机械结构，可根据来流调整。唐豪等[9]公开了一种双支撑杆组件控制斜劈的爆震发动机，控制楔面角度等形态，使得爆震波最优化。张小兵等[10]专利技术了一种局部大角度楔面的新型楔面结构，所述局部大角度楔面两端分别与前楔面和后楔面可转动连接，对爆震波的起爆位置进行控制。滕宏辉等[11]公开了一种通过来流监控和动作控制器来控制燃烧室内壁前后两段的位置来进一步稳定爆震的装置。滕宏辉等[12]还公开了一种控制燃烧室上壁面型面的装置，通过两个伸缩杆来控制型面的两个节点，控制爆震波。以上研究人员专利技术的装置未涉及斜劈起点或斜劈角度的单变量试验器，他们的重点放在工程设计方面，改变伸缩杆的同时会改变斜劈角度、高度和斜劈起点等，耦合变量较多，机械结构复杂，不利于斜劈起点位置的单变量稳定控制的实验研究。陈硕等[13]公开了一种爆震燃烧室的实验器，燃烧室下壁面为可拆卸结构，下壁面拆卸后可更换斜劈角度和起点位置。虽然其可以单独改变斜劈起点或斜劈角度，但是拆卸式结构不利于实验操作，每次需要更换燃烧室下壁面，
也消耗了大量的物料，成本高。
[0006]下面是对于上述
技术介绍
中引用的引证文件的说明：
[0007][1]苗世坤,周进,刘彧,等.超声速气流中的斜爆震研究进展综述[J].实验流体力学,2019,33(01):41
‑
53.
[0008][2]LeeH,FanW,XiaoQ.Numericalinvestigationoftheinitiationand propagationofobliquedetonationwavesinaconfinedcombustionchamber[C].The52ndAIAA/SAE/ASEEJointPropulsionConference,2016.
[0009][3]李冠霄,滕宏辉,张国庆.基于受限空间影响的二维斜爆轰波稳定性研究[C].中国力学大会,2019.
[0010][4]刘彧,周进,林志勇.来流边界层效应下斜坡诱导的斜爆轰波[J].物理学报,2014,63(20):225
‑
232.
[0011][5]韩信,刘云峰,张子健,等.提高高马赫数超燃冲压发动机推力的理论方法[J].力学学报,2022,54(03):633
‑
643.
[0012][6]姜宗林.关于超声速燃烧与高超动力[J].力学进展,2021,51(01):130
‑
140.
[0013][7]彭俊,马嘉文,杨鹏飞,等.斜爆轰波系在受限空间内的演变及其临界条件的数值研究[J].推进技术,2021,42(04):738
‑
744.
[0014][8]陈伟强,梁剑寒,蔡晓东,林志勇,刘世杰,袁雪强,蒋露欣,孙健.一种超声速爆震发动机及其推进系统[P].中国湖南：CN106968833A,2017
‑
07
‑
21.
[0015][9]唐豪,陈楠,许鹏飞.一种基于可变斜楔角的驻定爆震发动机[P].中国江苏省：CN108488004A,2018
‑
09
‑
04.
[0016][10]张小兵,秦琼瑶.一种利用局部大角度楔面控制斜爆轰波的楔面结构[P].中国江苏省：CN111608820A,2020
‑
09
‑
01.
[0017][11]滕宏辉,郗雪辰,王宽亮,张宇航.一种斜爆震波驻定控制方法及变几何燃烧室[P].中国北京市：CN112594737A,2021
‑
04
‑
02.
[0018][12]滕宏辉,王宽亮.一种斜爆震发动机燃烧室喷管一体化控制方法及装置[P].中国北京市：CN112761817A,2021
‑
05
‑
07.
[0019][13]陈硕,马虎,夏镇娟,谢宗齐,李盛.一种可变斜楔角度和起点的斜爆震发动机燃烧室实验装置[P].中国江苏省：CN115307919A,2022
‑
11
‑
08.
[0020][14]张小兵,秦琼瑶.一种利用局部大角度楔面控制斜爆轰波的楔面结构[P].中国江苏省：CN111608820A,2020
‑
09
‑
01.

技术实现思路

[0021]本专利技术的目的是提供一种基于斜爆震发动机实验的斜劈滑轨装置，以解决现有斜爆震发动机存在的不能既满足斜劈起点能单独改变，又能满足改变过程简单、成本低的技术问题。
[0022]本专利技术所采用的技术方案是，一种基于斜爆震发动机实验的斜劈滑轨装置，其特殊之处在于：
[0023]包括燃烧室、喷管、斜劈以及滑轨滑块组件；
[0024]所述燃烧室的内腔形状为长方体状且该长方体对应的左右端面均开口；在所述燃
烧室的前后壁面上设置有前后对称的观察窗；所述燃烧室的左端用于与掺混段连接；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于斜爆震发动机实验的斜劈滑轨装置，其特征在于：包括燃烧室(1)、喷管、斜劈(5)以及滑轨滑块组件；所述燃烧室(1)的内腔形状为长方体状且该长方体对应的左右端面均开口；在所述燃烧室(1)的前后壁面上设置有前后对称的观察窗(3)；所述燃烧室(1)的左端用于与掺混段连接；所述喷管设置在燃烧室(1)的右侧且二者的内腔连通；所述喷管的前后两侧的两个喷管侧壁面(8
‑
1)与喷管下壁面(8
‑
2)之间固连或者三者为一体件，且三者的左端分别一一对应地与燃烧室(1)的前后壁面以及燃烧室下壁面(1
‑
2)的右端固连；所述喷管下壁面(8
‑
2)左高右低倾斜设置，其左端与燃烧室下壁面(1
‑
2)右端连接处内表面的交线位置为喷管下壁面扩张段起始位置；所述喷管的喷管上壁面(6)设置在所述两个喷管侧壁面(8
‑
1)之间，且左低右高倾斜设置；所述斜劈(5)设置在燃烧室(1)和喷管的内腔中，且可拆卸固连在喷管上壁面(6)的左端一侧；所述斜劈(5)的上方水平面与燃烧室(1)的燃烧室上壁面(1
‑
1)的内侧表面相切，且斜劈(5)的斜面与斜劈(5)的上方水平面相交于斜劈(5)的左端端部，该斜劈(5)的左端端部即为斜劈起点；所述滑轨滑块组件中，滑轨(4)固定设置在燃烧室上壁面(1
‑
1)的外侧上表面上，滑块(7)固连在喷管上壁面(6)的外侧上表面上，可沿滑轨(4)左右滑动。2.根据权利要求1所述的基于斜爆震发动机实验的斜劈滑轨装置，其特征在于：所述两个喷管侧壁面(8
‑
1)的内侧表面分别一一对应的与燃烧室(1)的前后壁面的相应内侧表面共面。3.根据权利要求1所述的基于斜爆震发动机实验的斜劈滑轨装置，其特征在于：所述滑轨滑块组件还包括滑块固定组件；所述滑轨(4)包括由左至右依次排布的过渡段(4
‑
1)和轨道(4
‑
2)；所述轨道(4
‑
2)通过过渡段(4
‑
1)与燃烧室上壁面(1
‑
1)的外侧上表面固连；所述轨道(4
‑
2)为由垂直于左右方向的轨道横截面沿左右方向的轴线拉伸而成的形状，且所述轨道横截面的形状为第一矩形；所述滑块(7)通过滑块连接板(7
‑
1)固连在喷管上壁面(6)的外侧上表面上；所述滑块(7)为由垂直于左右方向的滑块横截面沿左右方向的轴线拉伸而成的形状；所述滑块横截面的形状为内部是第二矩形，外部为由上方是第三矩形，下方是梯形或第四矩形，且上方第三矩形的下方两个顶点与下方梯形或第四矩形的上方两个顶点重合组合而成的形状；所述滑块横截面的内部所述第二矩形的尺寸与轨道横截面尺寸相适配，滑块(7)套装在轨道(4
‑
2)上；所述滑块固定组件用于将滑块(7)定位和锁紧在轨道(4
‑
2)上。4.根据权利要求3所述的基于斜爆震发动机实验的斜劈滑轨装置，其特征在于：所述滑块固定组件包括至少两个法兰螺栓(4
‑
6)、与该法兰螺栓(4
‑
6)相适配的且数量相等的螺母(4
‑
5)，以及多个螺钉(7
‑
3)；在所述轨道(4
‑
2)的下表面上设置有沿前后方向阵列排布的至少两个轨道凹槽(4
‑
3)；所述轨道凹槽(4
‑
3)沿左右方向延伸，且该轨道凹槽(4
‑
3)的横截面尺寸与所述螺母(4
‑
5)的外形尺寸相适配；在每个轨道凹槽(4
‑
3)的槽底平面上设置有左右方向起点位置、孔间距
以及孔数量均相同的沿左右方向阵列排布的多个轨道定位通孔(4
‑
4)，且该轨道定位通孔(4
‑
4)的孔径与所述法兰螺栓(4
‑
6)的螺杆径向尺寸相适配；在所述滑块(7)的上表面上位于右端端部的位置设置有横截面为U型且U口朝右的沿上下方向贯通的U型凹槽(7
...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱韶华，黄铎铎，刘冰，秦飞，叶进颖，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：