[发明专利]超声速混合增强装置

权利要求书

1.超声速混合增强装置，其特征在于：该装置包括设置在两股超声速气流的超声速流道之间的混合增强板，混合增强板的上侧板面上设置有由上侧板面向下侧板面凹进的凹腔，凹腔之后直至混合增强板末端的一段混合增强板称为震荡板；混合增强板其中：混合增强板上方为供第一股超声速气流流过的第一超声速流道，混合增强板下方为供第二股超声速气流流过的第二超声速流道，第一股超声速气流在混合增强板的上方顺着混合增强板的长度方向流向混合增强板的末端，第二超声速气流在混合增强板的下方顺着混合增强板的长度方向流向混合增强板的末端，第一股超声速气流和第二股超声速气流在混合增强板的末端外实现增强混合。

2.根据权利要求1所述的超声速混合增强装置，其特征在于：混合增强板的上侧板面平行于第一股超声速气流流向，平板的下侧板面平行于第二超声速气流。

3.根据权利要求1或2所述的超声速混合增强装置，其特征在于：该装置设置在超声速发动机/火箭基组合循环发动机的燃烧室中，第一股超声速气流即从进气道进入的超声速的来流空气，第二股超声速气流即经燃气通道进入的超声速的富燃燃气，来流空气和富燃燃气在混合增强板的末端外实现增强混合。

4.根据权利要求1所述的超声速混合增强装置，其特征在于：第一股超声速气流从混合增强板的上方顺着混合增强板的长度方向流入，经混合增强板的上侧板面上设置的凹腔时，第一股超声速气流碰撞凹腔后壁，并与凹腔本身的声学特征频率相耦合，第一股超声速气流将出现较大幅度的压力波动；这种压力波动作用在凹腔之后的混合增强板即震荡板上，致使震荡板出现震荡，该震荡有力促进了第一股超声速气流和第二股超声速气流的混合，即在混合增强板的末端外实现增强混合。

5.根据权利要求1所述的超声速混合增强装置，其特征在于：所述凹腔是由上侧板面向下侧板面凹进的凹腔，凹腔的长度方向平行于混合增强板的长度方向；在混合增强板的长度方向，凹腔具有凹腔前壁和凹腔后壁，其中凹腔的长度即凹腔前壁和凹腔后壁之间的距离。

6.根据权利要求5所述的超声速混合增强装置，其特征在于：所述凹腔是由上侧板面垂直向下侧板面凹进的凹腔，也即凹腔的下凹方向垂直于来流空气的流动方向。

7.根据权利要求6所述的超声速混合增强装置，其特征在于：凹腔的下凹深度即混合增强板的上侧面板与凹腔底壁之间的垂直距离，凹腔的底壁厚度即混合增强板的厚度减去凹腔的下凹深度；凹腔的长深比即凹腔的长度与凹腔的下凹深度间的比值选取为2～5；凹腔的底壁厚度决定了结构单位厚度上的弹性系数k，凹腔的底壁厚度选取为1～3mm。

8.根据权利要求7所述的超声速混合增强装置，其特征在于：凹腔的长深比为4；凹腔的底壁厚度为为2mm。

9.根据权利要求7所述的超声速混合增强装置，其特征在于：混合增强板为方形平板，凹腔前壁至混合增强板末端之间的距离为混合增强板的混合增强有效距离，设混合增强有效距离的长度为l，长度l由如下关系式确定：

其中，ρ为混合增强板所采用材料的密度，h为混合增强板的厚度，f为设计的混合增强板的震荡频率，该震荡频率选取为200～1000赫兹。

10.根据权利要求1所述的超声速混合增强装置，其特征在于：所述混合增强板为一体成型的整体结构，混合增强板的材质为55Si2Mn等合金弹簧钢。