[发明专利]一种多级旋转爆震火箭冲压组合发动机

说明书

本发明公开了一种多级旋转爆震火箭冲压组合发动机，属于组合发动机领域。组合发动机包括：冲压发动机以及嵌入在冲压发动机进气道和燃烧室之间的多级旋转爆震火箭发动机；其中，多级旋转爆震火箭发动机，包括多个阶梯分布的单级旋转爆震火箭发动机，采用旋转爆震的燃烧方式提供推力；整个发动机系统由冲压发动机和多级旋转爆震火箭发动机共同产生推力。相比单级旋转爆震结构，本发明结构在低马赫数的火箭引射模态下，可以使多级旋转爆震共同产生引射抽吸组合，提升低速引射增压效率；在亚燃、超燃冲压模态下，可调整诱导火焰和火焰稳定区的位置，提高发动机的工作稳定性，同时可提供更大的推力范围，并且推力调节更加灵活，实现推力性能的提升。

技术领域

本发明属于组合式发动机技术领域，更具体地，涉及一种多级旋转爆震火箭冲压组合发动机。

背景技术

随着航空航天技术的发展，人类在外太空领域的探索不断增多，各种新型空天飞行器概念有如雨后春笋，从而对提高飞行器推进动力、改善发动机的结构以适应更宽速域的飞行也有着越来越高的需求。

单一的发动机面向宽速域工作存在较多不足或局限性，演变出如TBCC、RBCC、T-RBCC、SABRE等组合循环发动机。组合发动机是用两种以上不同工作原理(不同类型)的发动机组合而成的发动机，它适用于飞行速度范围宽、高度变化大的飞行器。图1是典型发动机工作范围及理论性能对比，由于不同工作原理的发动机的有效工作范围不同，为充分发挥各类发动机的优点，在不同飞行阶段采用不同的发动机。

在火箭动力基础上，充分、有效利用吸气式发动机高比冲、灵活机动等优势特点进行组合，将有助于实现廉价、可靠、快速、便捷地进入太空空间。比较理想的组合方式是不同类型发动机进行结构集成和热力循环组合以降低结构重量，尽可能提高热力循环效率，如火箭冲压组合循环(RBCC)、涡轮冲压组合循环(TBCC)。

其中，传统RBCC发动机存在以下问题：在引射模态下(Ma2以下)推力增益较小、比冲较低，可能面临空气抽吸量不足、引射效率不高的问题；在亚燃、超燃冲压模态下，RBCC发动机可能面临着推力不足的问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种多级旋转爆震火箭冲压组合发动机，其目的在于提高发动机各速域的推力性能。

为实现上述目的，本发明提供了一种多级旋转爆震火箭发动机，包括多个阶梯分布的单级旋转爆震火箭发动机，采用旋转爆震的燃烧方式提供推力。

本发明还提供了一种基于上述多级旋转爆震火箭发动机与冲压发动机结合的组合发动机，所述组合发动机包括：冲压发动机和多级旋转爆震火箭发动机；

所述多级旋转爆震火箭发动机连接在冲压发动机进气道和燃烧室之间；

冲压发动机和多级旋转爆震火箭发动机共同产生所述组合发动机的推力。

进一步地，多级旋转爆震火箭发动机中阶梯分布的单级旋转爆震火箭发动机数量根据所述组合发动机所需的推力增益和空间大小确定。

进一步地，冲压发动机包括依次连接的进气道、燃烧室和尾喷管；

进气道，用于提供进气通道，并调节空气流量；

燃烧室，用于提供组合发动机在多种工作模态下的燃烧空间；

尾喷管，用于输出组合发动机的推力。

进一步地，进气道为轴对称结构。

进一步地，壳体和位于壳体内部的中心锥构成进气道；通过调节中心锥与壳体之间的相对位置调节空气流量。

进一步地，根据组合发动机工作模态调节尾喷管喉部面积大小，以调节流道。

进一步地，利用电磁驱动实现进气道和尾喷管内部流道调节。