[发明专利]具有旋转爆震燃烧系统的冲压喷气发动机及操作方法

说明书

大体提供了冲压喷气发动机及用于操作的系统和方法。冲压发动机包括沿着长度方向延伸的纵向壁。纵向壁限定入口区段、燃烧区段和排气区段。燃料喷嘴组件从纵向壁延伸。燃料喷嘴组件限定喷嘴喉部区域。燃料喷嘴组件能够沿着径向方向移动，以至少基于入口区段的入口处的流体流的压力和燃料喷嘴组件处的流体流的压力的差异来调整喷嘴喉部区域。

技术领域

本主题涉及用于布雷顿循环机器的连续爆震燃烧系统。

背景技术

冲压喷气发动机是一种吸气式发动机，其中在点燃燃料-空气混合物以产生推力之前，冲压喷气发动机的几何形状及其向前运动一起压缩进入其燃烧区段的空气。如此，燃烧处理——诸如进入燃烧区段用于与燃料混合的空气的量和压力——取决于冲压发动机本身或者附接有冲压喷气发动机的航行器的速率，以及因冲压喷气发动机的向前移动导致的进入冲压喷气发动机的空气的速率。

因此，冲压发动机燃烧效率或操作性的范围实质上取决于或受限于冲压喷气发动机本身的速度，因此取决于或受限于进入冲压喷气发动机的空气流的速率。如此，需要有一种改进的冲压喷气发动机，更加独立于冲压喷气发动机速率或者进入冲压发动机的空气的速率而操作。

发明内容

本发明的各方面及优点将在以下描述中部分地阐述，或者，可以从描述中显而易见，或者可以经过实践本发明来得知。

本公开的一方面针对一种冲压喷气发动机。发动机包括沿着长度方向延伸的纵向壁。纵向壁限定入口区段、燃烧区段和排气区段。燃料喷嘴组件从纵向壁延伸。燃料喷嘴组件限定喷嘴喉部区域。燃料喷嘴组件能够沿着径向方向移动，以至少基于入口区段的入口处的流体流的压力和燃料喷嘴组件处的流体流的压力的差异来调整喷嘴喉部区域。

在一个实施例中，发动机进一步包括联接到燃料喷嘴组件的致动器组件。致动器组件构造成使燃料喷嘴组件伸出和缩回，以调整喷嘴喉部区域。在另一实施例中，发动机进一步包括限定在纵向壁的径向内侧的中心体。燃料喷嘴组件从中心体延伸到通过纵向壁限定的气体流路中。

在再一实施例中，燃料喷嘴组件包括会聚-扩散喷嘴。

本公开的另一方面针对一种用于操作冲压喷气发动机的系统。该系统包括从纵向壁或中心体中的一个以上延伸的燃料喷嘴组件。燃料喷嘴组件限定喷嘴喉部区域。燃料喷嘴组件能够沿着径向方向移动，以至少基于燃料喷嘴组件的上游和下游的流体流的压力的差异来调整喷嘴喉部区域。

在一个实施例中，该系统进一步包括联接到燃料喷嘴组件的致动器组件。致动器组件可以进一步联接到纵向壁或中心体中的一个以上。致动器组件构造成使燃料喷嘴组件伸出和缩回，以调整喷嘴喉部区域。

在另一实施例中，燃料喷嘴组件包含会聚-扩散喷嘴。

在各种实施例中，该系统进一步包括构造成执行操作的控制器。这些操作包括，调制喷嘴喉部区域，以改变从入口区段向下游到燃料喷嘴组件的激波的几何形状。

在一个实施例中，调制喷嘴喉部区域以改变激波的几何形状包括，将带角度的斜激波串变动成燃料喷嘴组件处的实质上法向激波。

在各种实施例中，操作进一步包括：使燃料喷嘴组件伸出或缩回到气体流路中，以调制喷嘴喉部区域。在一个实施例中，伸出或缩回燃料喷嘴组件至少基于入口空气流的马赫数。在另一实施例中，伸出或缩回燃料喷嘴组件以调制喷嘴喉部区域至少基于在入口区段处维持实质上恒定的动态压力。在再一实施例中，伸出或缩回燃料喷嘴组件基于维持燃料喷嘴组件下游的所需旋转爆震所需要的最小数目的胞格。

在一个实施例中，操作进一步包括：增加喷嘴喉部区域，以增加输出推力；以及，减小喷嘴喉部区域，以减少输出推力。

在另一实施例中，操作进一步包括，经由燃料喷嘴组件处的燃料的流速的变动来调整燃料和氧化剂的化学当量。