【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及航空航天发动机结构设计，具体涉及一种基于多锐角掺混结构的气液固多相空筒式连续爆轰发动机。
技术介绍
1、爆轰是一种激波与化学反应放热紧密耦合的超声速燃烧，相较于传统的等压燃烧，其具有熵增小、释热快、热效率高的优势。连续爆轰发动机是一种采用爆轰燃烧的新型航空航天推进系统，具有更高的自增压能力、结构简单、比冲大，有望大幅提升发动机性能，从而突破目前基于爆燃的发动机的性能“瓶颈”。
2、由于爆轰燃烧速度为千米每秒量级，通常需要在百微秒时间内实现氧化剂与燃料的均匀掺混，因此特殊设计的喷注掺混结构对连续爆轰发动机的成功起爆与稳定运行有着至关重要的影响。
3、液相燃料凭借能量密度高、廉价易获得、安全性好、储存运输难度低等优势，现已成为航空航天推进应用中常用的燃料。然而，由于液相燃料用于爆轰燃烧需要经历液滴破碎、雾化、蒸发等过程，且液相燃料化学活性低，可爆轰性差。因此需要特别设计液相燃料的喷注以及与氧化剂的掺混结构。
4、固相燃料成本低、用途广、发射准备时间短、能量密度高，可以在飞行器有限体积下储存更多的能量，增加飞行距离，现已广泛用于航空航天发动机中。同样，由于固相燃料活性低、密度大、易沉积、难掺混，将其成功用于连续爆轰发动机是一项极大的挑战。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种基于多锐角掺混结构的气液固多相空筒式连续爆轰发动机，该连续爆轰发动机能够提高气相氧化剂与液相燃料、气相氧化剂与固相燃料的掺混均匀性，实现气-液、气-固多模态连续爆轰
2、本专利技术采用以下具体技术方案：
3、一种基于多锐角掺混结构的气液固多相空筒式连续爆轰发动机，该连续爆轰发动机包括燃烧室外壁、燃烧室内壁、端盖、气相氧化剂供给装置、液相燃料供给装置、固相燃料供给装置以及爆轰燃烧室；
4、所述燃烧室外壁内部同轴安装有所述燃烧室内壁；所述端盖同轴密封连接于所述燃烧室外壁与所述燃烧室内壁的前端；在所述端盖的内表面、所述燃烧室外壁的内周面以及所述燃烧室内壁的外周面之间形成外部气相氧化剂集气腔；在所述端盖与所述燃烧室内壁之间形成中心气相氧化剂集气腔；所述爆轰燃烧室由连通的对撞掺混区和空筒式爆轰腔组成，所述空筒式爆轰腔位于所述燃烧室外壁的后端内部；所述对撞掺混区位于所述空筒式爆轰腔、所述燃烧室外壁以及所述燃烧室内壁之间；
5、所述气相氧化剂供给装置由贯穿所述端盖中心的中心气相氧化剂入口、贯穿所述燃烧室外壁的外部气相氧化剂入口、所述端盖、所述燃烧室外壁和所述燃烧室内壁构成；气相氧化剂分两路进入集气腔，其中一路通过所述中心气相氧化剂入口进入所述中心气相氧化剂集气腔后再通过中心气相氧化剂laval流道与液相燃料进行对撞掺混，另一路通过所述外部气相氧化剂入口进入所述外部气相氧化剂集气腔后通过外部气相氧化剂laval流道与固相粉末燃料进行同轴剪切掺混；所述中心气相氧化剂laval流道和所述外部气相氧化剂laval流道用于使气相氧化剂在收缩段逐渐加速直至在喉口处达到声速，并于扩张段加速以超声速喷注进入所述对撞掺混区内；
6、所述液相燃料供给装置由液相燃料入口流道、液相燃料歧管以及液相燃料渐扩流道组成；加压的液相燃料通过所述液相燃料入口流道流入所述液相燃料歧管，之后通过所述液相燃料渐扩流道与所述中心气相氧化剂laval流道喷出的气相氧化剂对撞掺混，形成可起爆预混气喷注进入所述对撞掺混区内；所述液相燃料渐扩通道用于防止加压液相燃料长时间喷注冲蚀流道、以及爆轰燃烧周期性热应力和冲击载荷对液相燃料出口的损坏；
7、所述固相燃料供给装置包括多个周向均布且贯穿所述燃烧室外壁的固相粉末燃料流道；固相粉末燃料经过所述固相粉末燃料流道喷注，与经过所述外部气相氧化剂laval流道的气相氧化剂进行同轴剪切掺混，形成可爆轰燃气喷注进入所述对撞掺混区内；
8、所述固相粉末燃料流道倾斜设置，并与沿轴向设置的所述外部气相氧化剂laval流道相交且成锐角；
9、所述液相燃料歧管与所述液相燃料渐扩流道沿径向倾斜设置，并与沿轴向设置的所述中心气相氧化剂laval流道相交且成锐角；
10、所述固相粉末燃料流道与所述液相燃料渐扩流道一一对应且间隔所述对撞掺混区相对设置。
11、更进一步地，所述燃烧室外壁为两端开口的圆柱形腔体；所述燃烧室外壁沿周向均匀分布有多个所述外部气相氧化剂入口；
12、所述燃烧室内壁为前端开口、后端通过锥形体封闭的圆柱形腔体；
13、所述锥形体位于所述燃烧室外壁内的轴向中部，并且沿从前端朝向后端的方向外径逐渐减小；
14、所述外部气相氧化剂集气腔为环形腔；
15、所述端盖固定连接于所述燃烧室内壁与所述燃烧室外壁的前端，用于封闭所述燃烧室内壁与所述燃烧室外壁的前端开口；
16、所述燃烧室外壁与所述锥形体之间形成环形的所述对撞掺混区。
17、更进一步地，所述锥形体内设置有成辐射状分布的多个所述液相燃料歧管以及与所述液相燃料歧管同轴的所述液相燃料渐扩流道；所述液相燃料歧管朝向后端倾斜设置；
18、所述燃烧室内壁在朝向所述端盖的一端中心设置有盲孔；
19、所述液相燃料歧管连通于所述盲孔和所述液相燃料渐扩流道之间；
20、所述液相燃料渐扩流道为沿所述锥形体的径向向外孔径逐渐增大的锥形孔，并且出口位于所述锥形体的外周面。
21、更进一步地，所述液相燃料入口流道由固定连接于所述燃烧室内壁的液相燃料喷管、以及连通于所述液相燃料喷管与所述液相燃料歧管之间的所述盲孔构成；
22、所述液相燃料喷管与所述燃烧室内壁同轴设置且穿过所述中心气相氧化剂入口；
23、在所述中心气相氧化剂集气腔与每个所述液相燃料渐扩流道之间均设置有一个沿轴向延伸的所述中心气相氧化剂laval流道，使气相氧化剂与液相燃料在所述液相燃料渐扩流道末端进行对撞掺混。
24、更进一步地，在每个所述固相粉末燃料流道内均密封安装有一个固相粉末燃料喷嘴；
25、在所述固相粉末燃料喷嘴与所述燃烧室外壁之间设置有o型密封圈；
26、在所述外部气相氧化剂集气腔与每个所述固相粉末燃料流道之间均设置有一个沿轴向延伸的所述外部气相氧化剂laval流道；
27、所述外部气相氧化剂laval流道位于所述燃烧室外壁与所述燃烧室内壁之间，使气相氧化剂与固相粉末燃料进行同轴剪切掺混。
28、更进一步地，所述外部气相氧化剂laval流道和所述中心气相氧化剂laval流道均为一段收敛-平直-扩张通道，收敛段的角度为15°，扩张段的角度为15°；
29、所述液相燃料渐扩流道的渐扩角度为10°。
30、更进一步地，所述对撞掺混区的横截面形状为三角形。
31、更进一步地，所述液相燃料喷管的管径为2.4 mm；
32、所本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于多锐角掺混结构的气液固多相空筒式连续爆轰发动机，其特征在于，包括燃烧室外壁、燃烧室内壁、端盖、气相氧化剂供给装置、液相燃料供给装置、固相燃料供给装置以及爆轰燃烧室；
2.如权利要求1所述的连续爆轰发动机，其特征在于，所述燃烧室外壁为两端开口的圆柱形腔体；所述燃烧室外壁沿周向均匀分布有多个所述外部气相氧化剂入口；
3.如权利要求2所述的连续爆轰发动机，其特征在于，所述锥形体内设置有成辐射状分布的多个所述液相燃料歧管以及与所述液相燃料歧管同轴的所述液相燃料渐扩流道；所述液相燃料歧管朝向后端倾斜设置；
4.如权利要求3所述的连续爆轰发动机，其特征在于，所述液相燃料入口流道由固定连接于所述燃烧室内壁的液相燃料喷管、以及连通于所述液相燃料喷管与所述液相燃料歧管之间的所述盲孔构成；
5.如权利要求4所述的连续爆轰发动机，其特征在于，在每个所述固相粉末燃料流道内均密封安装有一个固相粉末燃料喷嘴；
6.如权利要求5所述的连续爆轰发动机，其特征在于，所述外部气相氧化剂Laval流道和所述中心气相氧化剂Laval流道均为一段收敛
7.如权利要求1-6中任意一项所述的连续爆轰发动机，其特征在于，所述对撞掺混区的横截面形状为三角形。
8.如权利要求1-6中任意一项所述的连续爆轰发动机，其特征在于，所述液相燃料喷管的管径为2.4 mm；
9.如权利要求1-6中任意一项所述的连续爆轰发动机，其特征在于，所述液相燃料歧管和所述固相粉末燃料流道均设置有10个；
10.如权利要求1-6中任意一项所述的连续爆轰发动机，其特征在于，所述端盖与所述燃烧室外壁通过周向均布的螺栓和螺母实现固定连接；
...【技术特征摘要】
1.一种基于多锐角掺混结构的气液固多相空筒式连续爆轰发动机，其特征在于，包括燃烧室外壁、燃烧室内壁、端盖、气相氧化剂供给装置、液相燃料供给装置、固相燃料供给装置以及爆轰燃烧室；
2.如权利要求1所述的连续爆轰发动机，其特征在于，所述燃烧室外壁为两端开口的圆柱形腔体；所述燃烧室外壁沿周向均匀分布有多个所述外部气相氧化剂入口；
3.如权利要求2所述的连续爆轰发动机，其特征在于，所述锥形体内设置有成辐射状分布的多个所述液相燃料歧管以及与所述液相燃料歧管同轴的所述液相燃料渐扩流道；所述液相燃料歧管朝向后端倾斜设置；
4.如权利要求3所述的连续爆轰发动机，其特征在于，所述液相燃料入口流道由固定连接于所述燃烧室内壁的液相燃料喷管、以及连通于所述液相燃料喷管与所述液相燃料歧管之间的所述盲孔构成；
5.如权利要求4所述的连续爆轰发动机，其...
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