[发明专利]一种基于煤油的盘式旋转爆震涡轮发动机

说明书

本发明提供一种基于煤油的盘式旋转爆震涡轮发动机，包括：内芯体、外筒体、圆盘式端盖、掺混隔离筒；内芯体外壁与外筒体内壁之间形成第一间隙，作为进气通道；内芯体内壁与圆盘式端盖内壁之间形成第二间隙，作为环形燃烧室；喷油环，具有轴向贯通的中空腔，嵌套在两段内芯体上，喷油环侧壁设有燃料进口，内部设有环形燃料腔；燃料入口通过环形燃料腔与进气通道相连接；燃料储箱通过管道与环形燃料腔相连接；溅油环，套设在喷油环外侧，用于加速煤油雾化破碎；旋流器，嵌套内芯体上，设置于喷油环下游，用于加速煤油与空气的周向掺混。本发明具有机构简单、燃烧效率高、推重比大等优点。

技术领域

本发明设计航空技术领域，是一种基于煤油的盘式旋转爆震涡轮发动机。

背景技术

爆震燃烧是有别于传统爆燃燃烧的燃烧方式，其燃烧效率相比于传统爆燃燃烧的布雷顿循环具有明显的提升。目前传统推进系统主要依赖于爆燃燃烧产生推力，通过提升部件效率、压比以及峰值温度等方式可以有效地提升推进系统效率，但面对日益提升的设计要求，需要对推进系统做进一步改进设计，因此基于爆震燃烧的推进系统逐渐成为新的研究方向。

旋转爆震发动机是一种通过旋转爆震波产生连续稳定推力的新型推进系统，具有结构简单、尺寸小、燃烧效率高等优点，因此可应用在导弹、高速飞行器等设备上。正常工作状态下，旋转爆震燃烧室内存在一道或多道沿周向连续旋转的爆震波，由于爆震波波速在千米的量级上，其爆震频率接近数千赫兹，因此燃料与氧化剂的掺混状态对于旋转爆震发动机的工作状态具有重要的影响。目前基于煤油的旋转爆震发动机多采用圆筒式结构，相比于气体燃料的旋转爆震发动机，基于煤油的旋转爆震发动机还需要考虑燃料的雾化问题，特别是圆盘式旋转爆震涡轮发动机轴向尺寸较小，相比于圆筒式旋转爆震发动机更需要额外注意解决煤油的雾化掺混问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于煤油的盘式旋转爆震涡轮发动机，以解决现有技术中存在的发动机体积较大、推进性能差、结构复杂的技术问题；同时解决基于煤油与空气的爆震波起爆及稳定传播的设计问题。

本发明提供一种基于煤油的盘式旋转爆震涡轮发动机，包括：

内芯体，所述内芯体由两段具有轴向贯通中空腔的筒体通过螺栓连接而成；

外筒体，所述外筒体具有轴向贯通的中空腔，套在所述内芯体外侧，用于定位以及连接其他部件；

圆盘式端盖，所述圆式端盖具有轴向贯通的中空腔，用于连接在所述外筒体上，所述圆盘式端盖上设有点火器，用于起爆点火；

所述内芯体外壁与所述外筒体内壁之间形成第一间隙，作为进气通道；所述内芯体内壁与所述圆盘式端盖内壁之间形成第二间隙，作为环形燃烧室；

掺混隔离筒，所述掺混隔离筒具有轴向贯通的中空腔，用于分隔所述进气通道，使煤油在隔离筒内加速雾化掺混；

喷油环，所述喷油环具有轴向贯通的中空腔，嵌套在所述内芯体之间，所述喷油环侧壁设有燃料进口，内部设有环形燃料腔；所述燃料进口通过所述环形燃料腔与所述进气通道相连接；燃料储箱通过管道与所述环形燃料腔相连接。

溅油环，所述溅油环具有轴向贯通中空腔的薄壁筒；旋流器，所述旋流器具有轴向贯通中空腔，嵌套所述内芯体上，位于所述喷油环下游。

进一步的，自所述内芯体径向的方向，所述环形燃烧室高度随所述内芯体半径的减小而增大，沿流向流通面积保持不变。

进一步的，所述环形燃料腔与所述进气通道之间设置有一定数量的通道；所述通道径向一定距离处安装有溅油环；所述通道周向均匀分布在所述喷油环外壁面上。

进一步的，所述内芯体与所述外筒体之间的最窄间隙作为喉道，所述内芯体外壁与所述掺混隔离筒内壁之间的间隙作为油气预混通道，所述掺混隔离筒外壁与所述外筒体内壁之间的间隙作为主流通道；