[发明专利]一种用来控制爆轰的多台阶级联燃烧室

说明书

本发明提供了一种用来控制爆轰的多台阶级联燃烧室，燃烧室应用于斜爆轰发动机，所述燃烧室的壁面沿周向设置多级向外侧延伸的斜坡台阶，台阶前侧为诱导壁面且后侧为爆轰稳定壁面。使用该燃烧室壁面结构将爆轰稳定在特定位置，可以达到控制发动机推力的目的。

技术领域

本发明涉及一种燃烧室技术，特别是一种用来控制爆轰的多台阶级联燃烧室。

背景技术

斜爆轰发动机是最有希望让高超音速飞行器达到7倍声速以上的发动机(Y.Zhang,J.Gong,T.Wang,Numerical study on initiation of oblique detonationsin hydrogen-air mixtures with various equivalence ratios,Aerospace ScienceTechnology49(2016)130-134)。随着高超音速飞行器越来越小型化，研制小型的高超音速飞行器的发动机迫在眉睫。爆轰起爆位置作为影响燃烧特性的关键因素获得了广泛的关注。但是，目前对发动机内燃烧控制的研究主要集中在进气道的空燃配比，燃烧室壁面的角度变化。而且传统的燃烧室壁面结构采用光滑或者平直结构，这类结构对稳定爆轰非常不利。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用来控制爆轰的多台阶级联燃烧室，使用该燃烧室壁面结构将爆轰稳定在特定位置，可以达到控制发动机推力的目的。

实现本发明目的的技术方案为：一种用来控制爆轰的多台阶级联燃烧室，燃烧室应用于斜爆轰发动机，所述燃烧室的壁面沿周向设置多级向外侧延伸的斜坡台阶，台阶前侧为诱导壁面且后侧为爆轰稳定壁面。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：通过多台阶级联，有效缩短爆轰诱导长度，将爆轰波稳定在最后一级台阶后的爆轰稳定壁面上。

下面结合说明书附图对本发明作进一步描述。

附图说明

图1是燃烧室在下方的发动机轴向剖面图。

图2是新型双台阶级联燃烧室壁面。

图3是燃烧室在下方的发动机横向剖面图。

图4燃烧室在上方的发动机轴向剖面图。

图5是燃烧室在上方的发动机横向剖面图。

图6是圆柱形燃烧室的发动机的轴向剖面图。

图7是圆柱形燃烧室的发动机的径向剖面图。

图8是新型三级台阶级联燃烧室壁面。

具体实施方式

一种用来控制爆轰的多台阶级联燃烧室，燃烧室应用于斜爆轰发动机，其特征在于，所述燃烧室的壁面沿周向设置多级向外侧延伸的斜坡台阶，台阶前侧为诱导壁面且后侧为爆轰稳定壁面。

台阶结构能够诱导出压缩-膨胀-压缩过程，该过程能够有效缩短爆轰波诱导长度，而多台阶级联能够实现更高限度的诱导长度的缩短，将爆轰稳定在最后一级台阶之后。

结合图1所示的实施例，燃烧室在发动机主体的下方，即腹部。发动机进气道为矩形结构，如图3横向剖面所示。斜爆轰发动机由进气端，燃烧室段，推力喷管段组成。新型燃烧室壁面如图2所示，该燃烧室壁面结构由五部分组成，第一部分是与超音速来流成一定攻角的诱导壁面，第二部分是与诱导壁面连接的台阶，第三部分是与台阶相连的中间壁面，第四部分是二级台阶，第五部分是与二级台阶相连且与其成特定角度的爆轰稳定壁面。诱导壁面，中间壁面的长度由发动机总体设计需求确定。诱导壁面，台阶，中间壁面以及爆轰稳定壁面之间的夹角由发动机总体设计需求确定。台阶能够诱导出压缩-膨胀-压缩过程，多台阶级联能够诱导多个压缩-膨胀-压缩过程，从而大大较小爆轰诱导长度，从而将爆轰稳定在爆轰稳定壁面上。