一种用于超声速燃烧稳焰增强的低阻激波发生器制造技术

本申请属于超燃冲压发动机燃烧室技术领域，涉及一种用于超声速燃烧稳焰增强的低阻激波发生器，包括：激波发生器设在超燃冲压发动机燃烧室的燃料喷注段上，燃料喷注段连接超燃冲压发动机的隔离段以及超燃冲压发动机的凹腔段，且燃料喷注段沿隔离段向凹腔段方向呈扩张趋势；激波发生器包括：依次相连的第一部分

【技术实现步骤摘要】
一种用于超声速燃烧稳焰增强的低阻激波发生器


[0001]本申请涉及超燃冲压发动机燃烧室
，特别是涉及一种用于超声速燃烧稳焰增强的低阻激波发生器
。

技术介绍

[0002]目前，常规超燃冲压发动机低当量比工作时发生火焰闪回及熄火风险高
。
[0003]现有技术中，激波发生器利用其简单的几何形式能够在发动机内流道中产生强度较大的斜激波，压缩来流空气，提升空气静温与静压
。
激波发生器通过合理设计，有望在可控的阻力和损失下进一步提升燃烧效率，从而增强发动机燃烧
。
[0004]例如：王博
2015
年博士学位论文
《
激波
/
湍流边界层相互作用流场组织结构研究
》
中设计了一种架设于燃烧室内壁的激波发生器，主要用于产生激波诱导边界层转捩，属于发动机内边界层流动控制的手段
。
安彬
2021
年在其博士学位论文
《
火箭基组合循环发动机冲压模态火焰稳定机理和增强方法研究
》
中提供了一种在发动机中心燃料空气混合反应层两侧壁面处安装楔形激波发生器从而在混合层下游增强燃烧的方案，该方案能够扩大发动机有效燃烧区，提升发动机的推力性能
。
[0005]但是，现有激波发生器的芯流燃烧的模式并不适用于常规超燃冲压发动机，而且，该方案的阻力与压力损失均较大
。

技术实现思路

[0006]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种用于超声速燃烧稳焰增强的低阻激波发生器，能够提升超燃冲压发动机燃烧稳定性和燃烧效率
。
[0007]一种用于超声速燃烧稳焰增强的低阻激波发生器，所述激波发生器设在超燃冲压发动机燃烧室的燃料喷注段上，所述燃料喷注段连接超燃冲压发动机的隔离段以及超燃冲压发动机的凹腔段，且所述燃料喷注段沿所述隔离段向所述凹腔段方向呈扩张趋势；
[0008]所述激波发生器包括：依次相连的第一部分
、
第二部分以及第三部分；
[0009]所述第一部分的一端与所述隔离段相连，且具有朝向超燃冲压发动机燃烧室中心轴线的倾角；
[0010]所述第二部分为向超燃冲压发动机燃烧室中心轴线方向凹陷的圆弧状结构；
[0011]所述第三部分的形状和大小与所述第二部分相同，且所述第三部分的一端与所述第二部分相切
。
[0012]在一个实施例中，所述燃料喷注段上对应所述第三部分与所述凹腔段之间的位置上设有一系列喷孔，以使燃料从所述喷孔喷出后，分布在垂直于中心迹线方向的展向平面上
。
[0013]在一个实施例中，激波发生器反射的激波与喷孔射流的中心迹线相交于凹腔前缘流道
。
[0014]在一个实施例中，第一部分的倾角的范围是：
15
°
～
25
°
。
[0015]在一个实施例中，圆弧状结构的圆心角的取值范围是：
30
°
～
40
°
。
[0016]在一个实施例中，圆弧状结构的半径满足：
[0017]R(1
‑
cos
θ2)
＝
h/2
[0018]式中，
R
为圆弧状结构的半径，
θ2为圆弧状结构的圆心角，
h
为激波发生器最高点与燃料喷注段壁面的距离
。
[0019]在一个实施例中，激波发生器最高点与燃料喷注段壁面的距离为隔离段出口流道高度的
0.1
～
0.2
倍
。
[0020]在一个实施例中，燃料喷注段壁面的扩张角度范围是：1°
～2°
。
[0021]在一个实施例中，凹腔后缘流道高度与隔离段入口流道高度之比的范围是：
[1.25,1.5]。
[0022]在一个实施例中，凹腔长深比的范围是：
[6,8]。
[0023]上述用于超声速燃烧稳焰增强的低阻激波发生器，利用燃料喷注位置上游的激波压缩来流空气，提升空气静温与压力，并与燃料混合区相互作用，增强湍流脉动与混合效率，降低常规壁面喷注燃烧室中火焰闪回及熄火风险，解决集中释热区无法在空间中稳定导致可能出现的燃烧振荡问题；借助激波发生器产生预燃斜激波，考虑发动机工作范围与来流马赫数，匹配设计激波发生器尺寸与型面，在产生足够强度激波的同时尽可能带来较少的阻力和总压损失，利用激波及波系交汇处的高温高压区域，促进了燃料射流在空间中的混合与化学反应，增强燃烧鲁棒性的同时增大了燃烧效率，提升了发动机综合性能
。
附图说明
[0024]图1为一个实施例中安装用于超声速燃烧稳焰增强的低阻激波发生器的超燃冲压发动机燃烧室剖面示意图；
[0025]图2为一个实施例中安装用于超声速燃烧稳焰增强的低阻激波发生器的超燃冲压发动机燃烧室喷孔位置与剖面尺寸图；
[0026]图3为一个实施例中用于超声速燃烧稳焰增强的低阻激波发生器的示意图
。
[0027]附图说明：
[0028]1——
隔离段，
2——
燃料喷注段，
3——
凹腔段，
4——
扩张段；
[0029]l1——
隔离段长度，
l2——
燃料喷注段长度，
l3——
凹腔段长度，
l4——
扩张段长度；
[0030]d1——
隔离段入口流道高度，
d2——
隔离段出口流道高度，
d
31
——
凹腔前缘流道高度，
d
32
——
凹腔中部流道高度，
d
33
——
凹腔后缘流道高度，
d4——
扩张段出口流道高度；
[0031]α
——
凹腔后壁面倾角；
[0032]l
jet
——
燃料喷孔中心位置距离凹腔前缘长度
(
箭头代表燃料喷孔位置与喷注方向
)
；
[0033]θ1——
激波发生器前部倾角，
θ2——
激波发生器后部圆弧角，
θ3——
燃料喷注段扩张角；
[0034]h——
激波发生器前部高度，
R——
激波发生器后部圆弧半径
。
具体实施方式
[0035]为了使本申请的目的
、
技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明
。
应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请
。
基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种用于超声速燃烧稳焰增强的低阻激波发生器，其特征在于，所述激波发生器设在超燃冲压发动机燃烧室的燃料喷注段上，所述燃料喷注段连接超燃冲压发动机的隔离段以及超燃冲压发动机的凹腔段，且所述燃料喷注段沿所述隔离段向所述凹腔段方向呈扩张趋势；所述激波发生器包括：依次相连的第一部分
、
第二部分以及第三部分；所述第一部分的一端与所述隔离段相连，且具有朝向超燃冲压发动机燃烧室中心轴线的倾角；所述第二部分为向超燃冲压发动机燃烧室中心轴线方向凹陷的圆弧状结构；所述第三部分的形状和大小与所述第二部分相同，且所述第三部分的一端与所述第二部分相切
。2.
根据权利要求1所述的用于超声速燃烧稳焰增强的低阻激波发生器，其特征在于，所述燃料喷注段上对应所述第三部分与所述凹腔段之间的位置上设有一系列喷孔，以使燃料从所述喷孔喷出后，分布在垂直于中心迹线方向的展向平面上
。3.
根据权利要求2所述的用于超声速燃烧稳焰增强的低阻激波发生器，其特征在于，激波发生器反射的激波与喷孔射流的中心迹线相交于凹腔前缘流道
。4.
根据权利要求1至3任一项所述的用于超声速燃烧稳焰增强的低阻激波发生器，其特征在于，第一部分的倾角的范围是：
15
°
～
25
°
。5.
根据权利要求4所述的用于超声速燃烧稳焰增强的低阻激波发生器，其特征在于，圆...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙明波，陈慧锋，杨揖心，赵国焱，蔡尊，汪洪波，王亚男，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：