[实用新型]一种基于三维内转进气道的燃料提前喷注装置

说明书

一种基于三维内转进气道的燃料提前喷注装置，涉及近空间高超声速飞行器。设有三维内转进气道和进气道内收缩段；在进气道内收缩段的型面上设有燃料喷注口和燃料喷嘴，所述燃料喷嘴设在燃料喷注口两侧；所述三维内转进气道设有三维内转进气道压缩型面和燃料喷注口；在燃料喷注口上设有喷注口上游分离区和喷注口下游回流区，在燃料喷注口下游形成低速区。通过在三维内转进气道压缩面上按指定空间分布布置细长形燃料喷注口和圆形燃料喷嘴，有效地利用了进气道提供给燃料的预掺混长度，弥补了常规冲压发动机燃料的喷注和掺混仅在燃烧室内完成而造成的燃料实际驻留时间过短的不足，有助于实现充分燃烧，提升下游燃烧室性能。

技术领域

本实用新型涉及近空间高超声速飞行器，尤其是涉及一种基于三维内转进气道的燃料提前喷注装置。

背景技术

对临近空间的高超声速飞行器，尤其是对其推进系统的研究已然成为国际竞相争夺的尖端科技制高点之一，其中超燃冲压发动机以其高比冲和大推重比的优势而成为推进系统的重点研究对象。但是高超声速飞行器主要工作在高马赫来流的环境下，燃料在燃烧室内的驻留时间以及燃料与空气的有效掺混长度都极短，这就使得燃料的燃烧效率低下，进而导致飞行器推力不足，因此如何通过提高超燃冲压发动机的燃烧效率来提高推力受到重视。国内外学者在改善燃烧上做了大量研究工作，包括方形驻涡、后掠驻涡、燃料垂直喷注、侧壁喷注等等。然而，目前绝大部分的燃料喷注掺混研究都是在燃烧室和隔离段内开展的，很少从一体化的角度出发去考虑将燃料的喷注直接提前到进气道内完成。此外在高于设计马赫数工况下，外压缩波系和强滑流层极易进入内通道引起进气道的总压恢复系数下降和发动机的不稳定工作。由此可见，在高超声速飞行器领域中，设计一种在既能在进气道提前喷注以此来增强燃料掺混并且能利用燃料进行激波系控制的装置至关重要。

发明内容

本实用新型的目的旨在提供一种基于三维内转进气道的燃料提前喷注装置。

本实用新型设有三维内转进气道和进气道内收缩段；在进气道内收缩段的型面上设有燃料喷注口和燃料喷嘴，所述燃料喷嘴设在燃料喷注口两侧；所述三维内转进气道设有三维内转进气道压缩型面和燃料喷注口；在燃料喷注口上设有喷注口上游分离区和喷注口下游回流区，在燃料喷注口下游形成低速区。

所述燃料喷注口可采用细长形燃料喷注口。

所述燃料喷嘴可采用圆形燃料喷嘴。

本实用新型具有以下优点：

通过在三维内转进气道压缩面上按指定空间分布布置细长形燃料喷注口和圆形燃料喷嘴，有效地利用了进气道提供给燃料的预掺混长度，弥补了常规冲压发动机燃料的喷注和掺混仅在燃烧室内完成而造成的燃料实际驻留时间过短的不足，有助于实现充分燃烧，提升下游燃烧室性能。此外，在变马赫数条件下通过燃料射流改变入射激波的弯曲程度，使其保持唇罩封口，提高进气道流量捕获从而有效增加发动机净推力。因此，本实用新型巧妙地将掺混与激波控制统筹结合起来，可谓是一举两得。

附图说明

图1是一种高超声速三维内转进气道示意图；

图2是一种设置了细长形燃料喷注口和燃料喷嘴的三维内转进气道示意图；

图3是三维内收缩进气道的对称面上截取得到的细长形燃料喷注口附近的流场特征示意图；

图4是三维内收缩进气道的对称面上燃料提前喷注示意图。

具体实施方式

如图1～4所示，本实用新型实施例以典型的三维内转进气道为基础，设有三维内转进气道2和进气道内收缩段3；在进气道内收缩段3的型面上设有细长形燃料喷注口4和圆形燃料喷嘴5，所述圆形燃料喷嘴5设在细长形燃料喷注口4两侧；所述三维内转进气道2设有三维内转进气道压缩型面和细长形燃料喷注口4；在细长形燃料喷注口4上设有喷注口上游分离区7和喷注口下游回流区11，在细长形燃料喷注口4下游形成低速区12。