[发明专利]一种消除飞行过程中陀螺力矩的旋转爆震燃烧方法

说明书

本发明提出了一种消除飞行过程中陀螺力矩的旋转爆震燃烧方法，包括旋转爆震燃烧室本体、点火系统、供给及掺混系统和排气系统。通过采用两个或多个同轴环形燃烧室的结构布局，各燃烧室作为独立单元，由安装在头部的喷嘴分别喷注燃料和氧化剂，惰性介质喷嘴安装在点火位置一侧，惰性介质喷注略早于点火，触发爆震后停止喷注惰性介质，爆震波只能朝着远离惰性介质的方向传播，从而实现爆震波旋转方向的控制，不同燃烧室内爆震波传播方向不同，使得不同燃烧室内的转矩互相抵消。采用本发明可以有效地消除飞行过程中旋转爆震发动机的陀螺力矩，可以提高发动机工作的稳定性，本发明可以用于旋转爆震发动机等领域。

技术领域

本发明涉及旋转爆震发动机领域，具体为一种消除飞行过程中陀螺力矩的旋转爆震燃烧方法。

背景技术

旋转爆震发动机(Rotating Detonation Engine，简称RDE)是一种利用旋转爆震燃烧来产生推力的新型喷气式动力装置。它的热循环效率远高于基于等压燃烧的常规喷气发动机，释热速率快且可实现增压燃烧，有望省去笨重复杂的旋转部件，实现发动机结构的大幅简化。基于上述优点，国内外纷纷围绕旋转爆震燃烧和旋转爆震发动机开展了相关研究。

虽然旋转爆震发动机具有广阔的应用前景，但要实现工程应用尚需突破一系列技术障碍。例如，旋转爆震波沿燃烧室周向快速传播时，爆震波后的高温高压产物具有与爆震波传播方向一致、大小略低的传播速度，故将产生一定的周向动量，到达尾喷管出口时该周向动量有所减弱，但依然存在。这部分周向动量，在飞行过程中作用于燃烧室壁面使主轴相对惯性空间发生进动运动，产生陀螺力矩，增加飞行控制的复杂程度。理想情况下，旋转爆震发动机无任何旋转部件，故无法采用传统涡轮喷气发动机中的相关措施。

因此，针对上述问题，设计一种既能减轻甚至消除旋转爆震燃烧带来的转矩，又能确保发动机正常工作的旋转爆震燃烧室，显得尤为重要。本发明提出了一种消除飞行过程中陀螺力矩的旋转爆震燃烧方法，可满足以上要求，在旋转爆震发动机的实际应用中具有实用价值。

发明内容

要解决的技术问题

针对当前旋转爆震发动机陀螺力矩影响飞行控制的问题，本发明提出了一种消除飞行过程中陀螺力矩的旋转爆震燃烧方法，通过采用两个或多个同轴环形燃烧室的结构布局，各燃烧室作为独立单元，由安装在头部的喷嘴分别喷注燃料和氧化剂，惰性介质喷嘴安装在点火位置一侧，惰性介质喷注略早于点火，触发爆震后停止喷注惰性介质，爆震波仅能朝着远离惰性介质的方向传播，从而实现爆震波旋转方向的控制，不同燃烧室内爆震波的传播方向不同，使得不同燃烧室内的转矩互相抵消，从而消除飞行过程中的陀螺力矩。本发明可用于旋转爆震发动机等领域。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方法为：

一种消除飞行过程中陀螺力矩的旋转爆震燃烧方法，包括旋转爆震燃烧室本体、点火系统、供给及掺混系统和排气系统。

所述旋转爆震燃烧室本体由燃烧室前端、外燃烧室外环、内燃烧室外环组成。内、外燃烧室外环均是圆环形壳体，燃烧室前端是圆盘，内燃烧室外环和内燃烧室前端共同组成旋转爆震燃烧室内燃烧室的主体，内燃烧室外环可充当外燃烧室内柱，因此，外燃烧室外环、内燃烧室外环外表面和外燃烧室前端共同组成外燃烧室主体，外燃烧室为环形燃烧室，内燃烧室根据有无内柱可设计为环形燃烧室或空桶形(又称为无内柱)燃烧室。此方法中同轴环形燃烧室数量可依据实际情况设计为2个或多个，外燃烧室编号按照径向由内向外为1#、2#、3#，以此类推。燃烧室外形尺寸对爆震波的影响目前还没有普适的定量分析准则，可根据燃料的类型和使用环境进行合理设计，根据实验研究，燃烧室外形尺寸设计准则应满足以下条件：

1.燃烧室长度

燃烧室应能提供足够的长度以满足燃料蒸发和燃烧响应时间的需要，根据发动机燃烧室结构方法，燃烧室长度需满足以下条件：

(1)环形燃烧室