CN109114591A - 一种通过壁面角度变化实现爆轰控制的燃烧室 - Google Patents

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秦琼瑶
张小兵
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    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/002—Wall structures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

本发明提供了一种通过壁面角度变化实现爆轰控制的燃烧室，燃烧室应用于斜爆轰发动机，所述燃烧室的壁面沿周向设置向外侧延伸的斜坡台阶，台阶前侧为诱导壁面且后侧为爆轰稳定壁面，诱导壁面角度和爆轰稳定壁面角度可调。通过壁面角度变化，实现爆轰起爆位置的任意控制，从而控制爆轰发动机的推力等性能。

Description

一种通过壁面角度变化实现爆轰控制的燃烧室
技术领域
本发明涉及一种燃烧室技术，特别是一种通过壁面角度变化实现爆轰控制的燃烧室。
背景技术
斜爆轰发动机是最有希望让高超音速飞行器达到7倍声速以上的发动机(Y.Zhang,J.Gong,T.Wang,Numerical study on initiation of oblique detonationsin hydrogen-air mixtures with various equivalence ratios,Aerospace ScienceTechnology49(2016)130-134)。随着高超音速飞行器越来越小型化，研制小型的高超音速飞行器的发动机迫在眉睫。爆轰起爆位置作为影响燃烧特性的关键因素获得了广泛的关注。但是，目前对发动机内燃烧控制的研究主要集中在进气道的空燃配比，燃烧室壁面的角度变化。而且传统的燃烧室壁面结构采用光滑或者平直结构，这类结构对稳定爆轰非常不利。
发明内容
本发明的目的在于提供一种通过壁面角度变化实现爆轰控制的燃烧室，通过壁面角度变化，实现爆轰起爆位置的任意控制，从而控制爆轰发动机的推力等性能。
实现本发明目的的技术方案为：一种通过壁面角度变化实现爆轰控制的燃烧室，燃烧室应用于斜爆轰发动机，其特征在于，所述燃烧室的壁面沿周向设置向外侧延伸的斜坡台阶，台阶前侧为诱导壁面且后侧为爆轰稳定壁面，诱导壁面角度和爆轰稳定壁面角度可调。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：通过诱导壁面和爆轰稳定壁面角度变化协同作用，实现不同推力需求、不同燃烧性能需求下的爆轰控制。
下面结合说明书附图对本发明作进一步描述。
附图说明
图1是燃烧室在下方的发动机轴向剖面图。
图2是带台阶且壁面可动的燃烧室壁面。
图3是燃烧室在下方的发动机横向剖面图。
图4燃烧室在上方的发动机轴向剖面图。
图5是燃烧室在上方的发动机横向剖面图。
具体实施方式
一种通过壁面角度变化实现爆轰控制的燃烧室，燃烧室应用于斜爆轰发动机，其特征在于，所述燃烧室的壁面沿周向设置向外侧延伸的斜坡台阶，台阶前侧为诱导壁面且后侧为爆轰稳定壁面，诱导壁面角度和爆轰稳定壁面角度可调。诱导壁面绕台阶和诱导壁面的交点转动，爆轰稳定壁面绕台阶和稳定壁面的交点转动。
具体的，诱导壁面和台阶之间通过转动销连接，爆轰稳定壁面和台阶通过转动销连接，转动销在燃烧室外部设置限位销进行纤维固定，防止转动。
诱导壁面角度变化可以实现对超音速来流气体不同程度的预加热，跟爆轰稳定壁面协同作用实现爆轰控制。
诱导壁面和爆轰稳定壁面的转动由特定机械结构实现，具体需要根据飞行器结构，尺寸，发动机结构和尺寸来确定。
诱导段长度，台阶角度，台阶深度根据实际发动机需求确定。
结合图1所示的实施例，燃烧室在发动机主体的下方，即腹部。发动机进气道为矩形结构，如图3横向剖面所示。斜爆轰发动机由进气端，燃烧室段，推力喷管段组成。燃烧室壁面如图2所示，新型燃烧室壁面由诱导壁面，台阶，爆轰波稳定壁面组成。诱导壁面可以轴A转动，壁面的转动由特定机械结构实现，根据实际发动机整体结构，飞行器的结构来实现转动。同理，爆轰诱导壁面可以绕轴B转动，壁面的转动由特定机械结构实现，根据实际发动机整体结构，飞行器的结构来实现转动。台阶位置，即诱导壁面的长度根据实际推力需求设置。台阶长度根据实际发动机需求由理论计算确定。
结合图4所示的实施例，燃烧室在发动机主体的上方，即顶部。发动机进气道为矩形结构，如图5横向剖面所示。工作原理以及燃烧室壁面与图1中一样。

Claims (3)

1.一种通过壁面角度变化实现爆轰控制的燃烧室，燃烧室应用于斜爆轰发动机，其特征在于，所述燃烧室的壁面沿周向设置向外侧延伸的斜坡台阶，台阶前侧为诱导壁面且后侧为爆轰稳定壁面，诱导壁面角度和爆轰稳定壁面角度可调。
2.根据权利要求1所述的燃烧室，其特征在于，诱导壁面绕台阶和诱导壁面的交点转动，爆轰稳定壁面绕台阶和稳定壁面的交点转动。
3.根据权利要求1所述的燃烧室，其特征在于，燃烧室位于斜爆轰发动机的上方或下方，进气道横截面为矩形结构。
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