[发明专利]激波诱燃冲压发动机燃烧室设计方法

说明书

本发明公开了一种激波诱燃冲压发动机燃烧室设计方法，方法包括如下步骤：根据燃烧室入口来流参数获取斜激波的激波角βsubgt;OSW/subgt;‑斜劈角度θ曲线、斜爆震波的爆震波角βsubgt;ODW/subgt;‑斜劈角度θ曲线及斜劈角度θ‑斜激波后温度T曲线、斜劈角度θ‑爆震波后温度T曲线；根据爆震波角βsubgt;ODW/subgt;‑斜劈角度θ曲线和斜劈角度θ‑斜激波后温度T曲线确定斜劈角度范围；在斜劈角度范围内选取多个斜劈角度，对多个斜劈角度分别行燃烧室流场计算；根据流场计算结果，结合燃烧室尺寸约束确定斜劈角度θsubgt;0/subgt;；根据斜劈角度θsubgt;0/subgt;的流场计算结果，确定临界斜劈长度Lsubgt;w/subgt;。本发明提供了燃烧室斜劈角度和长度设计方法，确保燃烧室中的斜爆震波能够实现驻定和起爆。

技术领域

本发明属于发动机技术领域，更具体地，涉及一种激波诱燃冲压发动机燃烧室设计方法。

背景技术

激波诱燃冲压发动机(shcramjet)是未来吸气式高超声速飞行器最理想的动力系统之一，该发动机在进气道进行喷注和混合，以混合气形式进入燃烧室，通过斜激波诱发燃烧，能有效弥补了传统超燃冲压发动机机身一体化设计带来的缺点，缩短燃烧室长度，降低机身结构重量，扩宽飞行马赫数范围。激波诱燃冲压发动机燃烧室如图1所示，该发动机在燃烧室中采用斜劈来诱发斜激波，从而诱导斜爆震波。斜爆震波起爆和驻定是其关键技术之一，而斜劈的角度和长度是斜爆震波起爆和驻定的关键影响因素，斜劈角度过大会导致斜爆震波无法驻定，而过小的斜劈角度或过短的斜劈长度无法起爆斜爆震波，过长的斜劈长度会导致燃烧室结构重量增加，降低发动机的推重比，所以，在燃烧室设计中，关键是斜劈角度和长度的选取。

因此，如何根据来流条件设计斜劈角度和长度是本领域亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种激波诱燃冲压发动机燃烧室设计方法，以根据来流条件来确定激波诱燃冲压发动机燃烧室的斜劈角度和长度。

为了实现上述目的，本发明提供一种激波诱燃冲压发动机燃烧室设计方法，所述方法包括如下步骤：

根据燃烧室入口来流参数获取斜激波的激波角β_OSW-斜劈角度θ曲线、斜爆震波的爆震波角β_ODW-斜劈角度θ曲线及斜劈角度θ-斜激波后温度T曲线、斜劈角度θ-爆震波后温度T曲线；

根据爆震波角β_ODW-斜劈角度θ曲线和斜劈角度θ-斜激波后温度T曲线确定斜劈角度范围；

在斜劈角度范围内选取多个斜劈角度，对多个斜劈角度分别行燃烧室流场计算；

根据流场计算结果，结合燃烧室尺寸约束确定斜劈角度θ₀；

根据斜劈角度θ₀的流场计算结果，确定临界斜劈长度L_w。

可选地，所述燃烧室入口来流参数包括来流马赫数Ma₀、来流温度T₀和来流压力P₀。

可选地，所述斜劈角度范围为(θ_CJ，θ_T＝1600)，其中，θ_CJ为C-J爆震对应的斜劈角度，θ_T＝1600为T＝1600K对应的斜劈角度。

可选地，在斜劈角度范围内至少选取三个斜劈角度，并分别行燃烧室流场计算。

可选地，所述临界斜劈长度L_w通过如下公式获得：

其中，Ma₁为斜劈尾部附近的马赫数，L₁为斜激波-斜爆震波转变点在水平方面投影距离，β为斜激波角或斜爆震波角；