【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及航空航天连续爆轰发动机，具体涉及一种连续爆轰发动机阵列式抗反压喷注结构。
技术介绍
1、缓燃和爆轰是燃料释放化学能的两种主要燃烧方式。缓燃燃烧主要通过热传导、热扩散及热辐射作用将热量传入未燃混合物，进而实现反应物的加热和燃烧、以及缓燃波的传播效果。缓燃波的传播速度较低，通常为米每秒量级。爆轰燃烧是通过激波强烈冲击和压缩未燃的可爆轰混合物，使其发生高速化学反应并瞬间释放大量热量来实现的，可以认为爆轰波是与化学反应相耦合的强激波。爆轰波以超音速传播，其传播速度一般在千米每秒量级。尽管缓燃燃烧被目前工业生产广泛采用，但爆轰燃烧近似等容燃烧，具有许多缓燃燃烧无可比拟的优势，如自增压、火焰传播速度快、能量释放速率快和热力循环效率高等。
2、现有的各类航空航天动力装置，如燃气轮机、涡喷/涡扇发动机、液体/固体火箭发动机和冲压发动机中，均采用缓燃燃烧方式，其技术水平已趋成熟，热效率的提升已面临“天花板”。并且，与缓燃相比，爆轰燃烧在理论上具有更高的热循环效率和更快的热量释放速率。基于爆轰燃烧方式的发动机具有潜在的性能优势。连续爆轰发动机作为新概念爆轰发动机的一种，具有结构简单、工作频率高和单次起爆等优势。
3、基于爆轰燃烧的连续爆轰发动机燃烧室通常为环形结构，未燃的可爆轰混合物从头部沿轴向喷注注入连续爆轰燃烧室中，起爆后产生沿周向高频旋转传播的爆轰波。爆轰燃烧后产生大量的热，爆轰产物温度极高，给燃烧室壁面的热防护带来巨大挑战。同时由于爆轰波自身的增压燃烧特性，爆轰波锋面压强较高，会导致可爆轰混合物喷注注入
技术实现思路
1、针对上述现有技术缺陷，本专利技术提供了一种连续爆轰发动机阵列式抗反压喷注结构，该喷注结构能够使可爆轰混合物单向导通、阻碍回流、降低反压影响，避免连续爆轰波高频周期性波动对上游流场和结构产生负面影响，同时空气通过拉瓦尔喷注孔注入燃烧室可以减弱高温爆轰产物对燃烧室壁面的烧蚀，有利于连续爆轰发动机长时间持续稳定工作，增强发动机系统的可靠性。
2、本专利技术采用以下具体技术方案：
3、一种连续爆轰发动机阵列式抗反压喷注结构，该喷注结构包括燃料缓冲腔、氧化剂缓冲腔、空气缓冲腔、燃料喷注流道、氧化剂喷注流道、抗压力反传流道、拉瓦尔喷注孔和连续爆轰空桶燃烧室；
4、所述氧化剂缓冲腔、所述燃料缓冲腔以及所述空气缓冲腔沿径向从内向外同轴分布，所述燃料缓冲腔与所述氧化剂缓冲腔和所述空气缓冲腔之间均由环形壁进行分隔；所述氧化剂缓冲腔用于对从外部管道注入的氧化剂进行稳压；所述燃料缓冲腔用于对从外部管道注入的燃料进行稳压；所述空气缓冲腔用于对从外部管道注入的空气进行稳压；
5、所述氧化剂缓冲腔、所述燃料缓冲腔以及所述空气缓冲腔均与所述连续爆轰空桶燃烧室沿轴向间隔分布；
6、所述燃料缓冲腔与所述连续爆轰空桶燃烧室之间通过所述燃料喷注流道连通；
7、所述氧化剂缓冲腔与所述连续爆轰空桶燃烧室之间由依次相连的所述氧化剂喷注流道、所述抗压力反传流道以及所述燃料喷注流道连通，并且所述氧化剂喷注流道、所述抗压力反传流道和所述燃料喷注流道构成特斯拉阀结构，使流经其中的流体单向导通，抑制回流，并使燃料与氧化剂在所述燃料喷注流道内进行掺混形成可爆混合物后注入所述连续爆轰空桶燃烧室内；
8、所述空气缓冲腔与所述连续爆轰空桶燃烧室之间通过多个所述拉瓦尔喷注孔连通。
9、更进一步地，所述燃料喷注流道由沿周向均匀分布的多个燃料喷注孔构成。
10、更进一步地，所述燃料喷注孔倾斜设置。
11、更进一步地，沿从所述燃料缓冲腔到所述连续爆轰空桶燃烧室的方向，所述燃料喷注孔朝向所述连续爆轰空桶燃烧室的中心倾斜。
12、更进一步地，所述氧化剂喷注流道包括多个沿周向均匀分布的氧化剂喷注孔；
13、所述抗压力反传流道与所述氧化剂喷注孔和所述燃料喷注孔一一对应且连通。
14、更进一步地，所述燃料喷注孔的孔径介于所述氧化剂喷注孔的孔径与所述拉瓦尔喷注孔的最大孔径之间。
15、更进一步地，多个所述拉瓦尔喷注孔沿周向均匀分布。
16、更进一步地，所述拉瓦尔喷注孔与所述燃料喷注孔沿周向交错分布。
17、有益效果：
18、1、本专利技术的喷注结构中，燃料喷注流道、氧化剂喷注流道和抗压力反传流道构成特斯拉阀结构，促进燃料和氧化剂充分掺混，并且使流经其中的可爆轰混合物单向导通，减弱爆轰波反压对上游气体缓冲腔的影响，阻碍高温爆轰产物回流。
19、2、本专利技术的喷注结构中，空气缓冲腔与连续爆轰空桶燃烧室之间通过多个拉瓦尔喷注孔连通，拉瓦尔喷注孔能够起到类似气膜冷却的效果，避免高温爆轰产物对燃烧室壁面产生严重的烧蚀问题。拉瓦尔喷注孔与燃料喷注孔沿周向交错分布，起到冷却作用的同时还能够提供一定的氧化剂，提高燃烧效率。
20、3、本专利技术的喷注结构使用阵列式小孔进气结构，爆轰波旋转传播时会与喷注燃烧室的推进剂气柱相互作用，产生复杂的波系结构，提高燃料和氧化剂的掺混效果，提高推进性能。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种连续爆轰发动机阵列式抗反压喷注结构，其特征在于，包括燃料缓冲腔、氧化剂缓冲腔、空气缓冲腔、燃料喷注流道、氧化剂喷注流道、抗压力反传流道、拉瓦尔喷注孔和连续爆轰空桶燃烧室；
2.如权利要求1所述的喷注结构，其特征在于，所述燃料喷注流道由沿周向均匀分布的多个燃料喷注孔构成。
3.如权利要求2所述的喷注结构，其特征在于，所述燃料喷注孔倾斜设置。
4.如权利要求3所述的喷注结构，其特征在于，沿从所述燃料缓冲腔到所述连续爆轰空桶燃烧室的方向，所述燃料喷注孔朝向所述连续爆轰空桶燃烧室的中心倾斜。
5.如权利要求4所述的喷注结构，其特征在于，所述氧化剂喷注流道包括多个沿周向均匀分布的氧化剂喷注孔；
6.如权利要求5所述的喷注结构，其特征在于，所述燃料喷注孔的孔径介于所述氧化剂喷注孔的孔径与所述拉瓦尔喷注孔的最大孔径之间。
7.如权利要求6所述的喷注结构，其特征在于，多个所述拉瓦尔喷注孔沿周向均匀分布。
8.如权利要求7所述的喷注结构，其特征在于，所述拉瓦尔喷注孔与所述燃料喷注孔沿周向交错分布。
【技术特征摘要】
1.一种连续爆轰发动机阵列式抗反压喷注结构，其特征在于，包括燃料缓冲腔、氧化剂缓冲腔、空气缓冲腔、燃料喷注流道、氧化剂喷注流道、抗压力反传流道、拉瓦尔喷注孔和连续爆轰空桶燃烧室；
2.如权利要求1所述的喷注结构，其特征在于，所述燃料喷注流道由沿周向均匀分布的多个燃料喷注孔构成。
3.如权利要求2所述的喷注结构，其特征在于，所述燃料喷注孔倾斜设置。
4.如权利要求3所述的喷注结构，其特征在于，沿从所述燃料缓冲腔到所述连续爆轰空桶燃烧室的方向，所述燃料喷注...
【专利技术属性】
技术研发人员：王健平，王英男，马壮，刘沛林，党翌庭，张翔军，李逸翔，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。