CN112325332B - 用于旋转爆震发动机的部分预混预蒸发双通道喷注装置 - Google Patents
用于旋转爆震发动机的部分预混预蒸发双通道喷注装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112325332B CN112325332B CN202011088796.2A CN202011088796A CN112325332B CN 112325332 B CN112325332 B CN 112325332B CN 202011088796 A CN202011088796 A CN 202011088796A CN 112325332 B CN112325332 B CN 112325332B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- ring body
- channel
- connecting pipe
- wall
- injection
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000002347 injection Methods 0.000 title claims abstract description 175
- 239000007924 injection Substances 0.000 title claims abstract description 175
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 title claims abstract description 84
- 238000005474 detonation Methods 0.000 title claims abstract description 76
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 title claims abstract description 69
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 65
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 41
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 23
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 17
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 15
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 claims description 7
- 238000000889 atomisation Methods 0.000 claims description 3
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 2
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 claims 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 abstract description 5
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 4
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 4
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 2
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 description 2
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
- F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
- F23R3/28—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
- F23R3/38—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply comprising rotary fuel injection means
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
- F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
- F23R3/28—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
- F23R3/286—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply having fuel-air premixing devices
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Nozzles For Spraying Of Liquid Fuel (AREA)
Abstract
本发明公开了一种用于旋转爆震发动机的部分预混预蒸发双通道喷注装置，包括前端法兰、外环、内环、导流筒、喷油环和旋流器。导流筒将通道划分为两个通道：大流量通道作为主流空气通道，通过喉道直接连接旋转爆震燃烧室；小流量通道作为预混预蒸发通道，使液体燃料在通道内提前蒸发并与通道内空气来流进行初步掺混；旋流器进一步增强预混预蒸发通道内混气的周向掺混效果，通道出口位于喉道上游，通过导流筒末端的喷射孔实现预混气与主流空气的进一步掺混。本发明有效地缩短了液体燃料与空气的掺混距离，使得液体燃料与空气在主燃烧室内的掺混效果增强；同时有效地阻止燃烧室内火焰向上游回传，实现旋转爆震发动机的稳定工作。
Description
技术领域
本发明涉及航空技术领域，是一种用于旋转爆震发动机的部分预混预蒸发双通道喷注装置。
背景技术
旋转爆震发动机是一种采用爆震燃烧产生推力的新型发动机，与传统爆燃燃烧相比，爆震燃烧通过前导激波压缩反应物产生化学反应，其火焰传播速度可以达到千米每秒的量级，燃料在燃烧过程中可以更快速地释放热量，所以爆震燃烧具有更高的燃烧效率。目前旋转爆震发动机主要采用环形燃烧室，旋转爆震波在环形燃烧室内沿周向进行传播，由于燃料和氧化剂的喷注方向与旋转爆震波的传播方向相互垂直，爆震波在单次点火后就可以保持连续稳定传播，因此旋转爆震发动机具有较高的工作频率高。另外，由于爆震燃烧是典型的增压燃烧过程，相比于传统航空发动机来说，旋转爆震发动机更具有结构简单、尺寸小等优点，因此发动机可以应用到导弹、高速飞行器以及辅助动力装置上。
目前，针对旋转爆震发动机模型的研究主要以气体燃料为主，燃料与氧化剂的喷注主要采用分开喷注的方式，燃料与氧化剂在爆震燃烧室内边喷注边掺混边燃烧，但这一喷注方式在燃料挥发性较差时极易造成燃料与氧化剂的掺混不均匀，对于爆震波的稳定传播存在较大的影响。当燃料为液体燃料，燃料在与氧化剂的均匀混合之前还额外需要经历雾化、蒸发的过程，相对于旋转爆震燃烧室的工作特性，这一过程需要较长的时间以及较大的空间，如果采用上述掺混方法会增大燃料在燃烧室内的掺混长度，增大新鲜混气高度，这对爆震波在燃烧室内的传播特性以及爆震发动机的性能均有不利的影响。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种用于旋转爆震发动机的部分预混预蒸发双通道喷注装置，该装置位于旋转爆震发动机内部，用于连接高压进气通道与旋转爆震发动机主燃烧室。该装置通过液体燃料与部分高压来流提前掺混的方式，使得液体燃料可以在进入爆震燃烧室与主流空气掺混之前提前蒸发，这一措施可以有效地缩短液体燃料与主流空气在爆震燃烧室内的掺混距离，提升液体燃料与空气的掺混效果，这有利于减弱掺混不均匀现象对爆震波稳定性的影响；同时，该装置合理地利用了发动机内部的空间，减少了爆震发动机的尺寸，对于控制发动机流量也具有较为积极的作用；另外，由于预混预蒸发通道内混气的当量比较高，该装置可以有效地降低爆震波回传带来的不利影响。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
用于旋转爆震发动机的部分预混预蒸发双通道喷注装置，包括前端法兰、外环、内环、导流筒和喷油环；
所述前端法兰包含法兰本体、第一连接管、第二连接管和连接盘；
所述法兰本体的中心设有供所述第一连接管穿过的通孔，所述第一连接管设置在所述法兰本体中心的通孔中、和所述法兰本体同轴固连；
所述连接盘为一端开口一端封闭的空心圆柱体，且所述连接盘的封闭端设有用于和所述第二连接管相连的通孔；所述第二连接管套在所述第一连接管外、和所述第一连接管同轴，所述第二连接管的一端和所述连接盘封闭端在其通孔处同轴固连、另一端和所述法兰本体的一个端面同轴固连，且所述第二连接管和所述连接盘的连接处平滑过渡；
所述法兰本体在第一连接管、第二连接管之间周向均匀设有若干通气孔；
所述外环为一端开口另一端封闭的空心圆柱体，且所述外环的封闭端中心设有通孔，所述外环的开口端和所述前端法兰连接盘的开口端对应密闭相连；
所述内环包含第三连接管、内环环体和第四连接管；
所述内环环体为圆柱体；所述第三连接管、所述第四连接管的一端分别和内环环体两个端面的中心同轴固连，连接处均平滑过渡；所述第三连接管的另一端和所述第一连接管同轴固连，所述第四连接管的另一端从所述外环封闭端中心的通孔伸出；
所述内环和所述前端法兰之间形成高压进气通道；所述内环和所述外环封闭端之间形成爆震燃烧室；
所述导流筒设置在所述内环环体侧壁和所述外环侧壁之间，包含导流部和喷射部；
所述导流部为两端开口的空心圆柱体；
所述喷射部呈圆环状，其外壁和所述导流部靠近外环封闭端的一端固连、内壁和所述内环环体的侧壁嵌套连接，将所述导流部固定在所述内环环体外壁和所述外环内壁之间，使得所述导流部外壁和所述外环内壁之间形成主流空气通道、所述导流部内壁和所述内环环体外壁之间形预混预蒸发通道；所述喷射部和所述外环之间形成喉道，且所述喷射部周向均匀设有若干喷射口、用于将所述预混预蒸发通道中的预混气体喷射至所述喉道中和所述主流空气通道流入所述喉道中的空气混合；
所述喷油环包含喷油环环体、主油管和若干次油管；
所述喷油环环体呈空心圆环状，其外壁周向均匀设有若干喷油孔；
所述内环环体的外壁上设有用于安装所述喷油环环体的环状凹槽，且所述内环环体内设有腔体；所述内环环体沿其轴线设有供所述主油管伸入其内腔体的通孔；所述内环环体周向设有若干个和所述次油管一一对应、供所述次油管从其内腔体伸入环状凹槽的通孔；
所述喷油环环体设置在内环环体侧壁的环状凹槽内；所述主油管一端接外部燃料储罐，另一端依次经过所述第一连接管、所述第三连接管伸入所述内环环体内和所述次油管的一端连接，所述次油管的另一端与所述喷油环环体内壁相连，使得燃料能够从所述外部燃料储罐经所述主油管和所述次油管流入所述喷油环环体后、从所述喷油环环体外壁的喷油孔喷射至所述预混预蒸发通道中。
作为本发明用于旋转爆震发动机的部分预混预蒸发双通道喷注装置进一步的优化方案，还包括旋流器，所述旋流器包含旋流器环体和若干导流片；
所述导流片周向均匀设置在所述旋流器环体的外壁上，且各个叶片所在平面相互平行；
所述旋流器环体设置在所述喷油环下游的所述预混预蒸发通道中，所述旋流器环体的内壁和所述内环环体的外壁嵌套连接，安装所述旋流器可以使得燃料在所述预混预蒸发通道内形成旋流、用于增强燃料在所述预混预蒸发通道内的周向掺混效果。
作为本发明用于旋转爆震发动机的部分预混预蒸发双通道喷注装置进一步的优化方案，所述导流筒上喷射孔的直径范围为2-3mm，数量范围为120-250个，用于控制所述预混预蒸发通道内流量，加强所述预混预蒸发通道中的预混气体与所述主流空气通道内高速气体的掺混并且减弱爆震波回传的影响。
作为本发明用于旋转爆震发动机的部分预混预蒸发双通道喷注装置进一步的优化方案，所述喷油环环体上的喷油孔和所述预混预蒸发通道入口在轴线上的距离为所述预混预蒸发通道长度的32%，用于防止燃料绕过所述导流筒进入所述主流空气通道中。
作为本发明用于旋转爆震发动机的部分预混预蒸发双通道喷注装置进一步的优化方案，所述喷油环环体上喷油孔的直径范围为0.3~0.4mm，数量范围为60~80个，以加快液体燃料雾化。
作为本发明用于旋转爆震发动机的部分预混预蒸发双通道喷注装置进一步的优化方案，还包含调节板；
所述导流部在靠近所述喷射部一端的外壁上周向均匀设有M个定位片；所述定位片均一端和所述导流部外壁固连、另一端暴露在所述主流空气通道中，且所述定位片所在平面均经过所述外环轴线；
所述调节板呈环状、设置在所述喉道内，所述调节板和所述外环内壁相贴合和并和所述喷射部的喷射口相对；
所述调节板一端设有N组定位槽，每组所述定位槽均周向均匀设置、均包含M个和所述定位片一一对应的定位槽；每组所述定位槽中各个槽的深度相同，不同组所述定位槽的深度不同；
所述调节板通过所述定位槽与所述定位片之间的相配合完成定位，用于调节喉道的面积，控制燃烧室进口流量。
本发明还公开了另一种用于旋转爆震发动机的部分预混预蒸发双通道喷注装置，包括前端法兰、外环、内环、导流筒和喷油环；
所述前端法兰包含法兰本体、第一连接管、第二连接管和连接盘；
所述法兰本体的中心设有供所述第一连接管穿过的通孔，所述第一连接管设置在所述法兰本体中心的通孔中、和所述法兰本体同轴固连；
所述连接盘为一端开口一端封闭的空心圆柱体，且连接盘的封闭端设有用于和所述第二连接管相连的通孔；所述第二连接管套在所述第一连接管外、和所述第一连接管同轴，所述第二连接管的一端和所述连接盘封闭端在其通孔处同轴固连、另一端和所述法兰本体的一个端面同轴固连，且所述第二连接管和所述连接盘的连接处平滑过渡；
所述法兰本体在第一连接管、第二连接管之间周向均匀设有若干通气孔；
所述外环为两端开口的空心圆柱体，一端和所述前端法兰连接盘的开口端对应密闭相连；
所述内环包含第三连接管和内环环体；
所述内环环体为圆柱体；所述第三连接管的一端和所述内环环体一个端面的中心同轴固连，连接处平滑过渡，所述第三连接管的另一端和所述第一连接管同轴固连；
所述内环和所述前端法兰之间形成高压进气通道；
所述导流筒设置在所述内环环体侧壁和外环侧壁之间，包含导流部、连接部和喷射部；
所述导流部、喷射部均为两端开口的空心圆柱体，所述喷射部的直径大于所述导流部的直径；所述连接部一端和所述导流部相连、另一端和所述喷射部相连，使得所述导流部和所述喷射部平滑过渡；
所述内环环体上设有用于安装所述导流筒的环状凸起；所述喷射部远离导流部的一端和所述内环环体上的环状凸起嵌套连接，使得所述导流部外壁和所述外环内壁之间形成主流空气通道、所述导流部内壁和所述内环环体外壁之间形成所述预混预蒸发通道；
所述喷射部周向设有若干喷射口、和所述外环之间形成喉道，用于将所述预混预蒸发通道中的预混气体喷射至所述喉道中和所述主流空气通道流入所述喉道中的空气混合；
所述内环环体上环状凸起下游的外壁和所述外环内壁之间形成爆震燃烧室；
所述喷油环包含喷油环环体、主油管和若干次油管；
所述喷油环环体呈空心圆环状，其外壁周向均匀设有若干喷油孔；
所述内环环体的外壁上设有用于安装所述喷油环环体的环状凹槽，且所述内环环体内设有腔体；所述内环环体沿其轴线设有供所述主油管伸入其内腔体的通孔；所述内环环体周向设有若干个和所述次油管一一对应、供所述次油管从其内腔体伸入环状凹槽的通孔；
所述喷油环环体设置在所述内环环体外壁的环状凹槽内；所述主油管一端接外部燃料储罐，另一端依次经过所述第一连接管、所述第三连接管伸入所述内环环体内和所述次油管的一端连接，所述次油管的另一端与所述喷油环环体内壁相连，使得燃料能够从所述外部燃料储罐经所述主油管和所述次油管流入所述喷油环环体后、从所述喷油环环体外壁的喷油孔喷射至所述预混预蒸发通道中。
作为本发明另一种用于旋转爆震发动机的部分预混预蒸发双通道喷注装置进一步的优化方案，还包括旋流器，所述旋流器包含旋流器环体和若干导流片；
所述导流片周向均匀设置在所述旋流器环体的外壁上，且各个叶片所在平面相互平行；
所述旋流器环体设置在所述喷油环下游的所述预混预蒸发通道中，所述旋流器环体的内壁和所述内环环体的外壁嵌套连接，安装所述旋流器可以使得燃料在所述预混预蒸发通道内形成旋流、用于增强燃料在所述预混预蒸发通道内的周向掺混效果。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
1. 合理利用发动机内部空间使得爆震发动机的尺寸减少；
2. 液体燃料在爆震燃烧室上游进行喷注，可以使得液体燃料提前蒸发并与部分高压空气进行掺混，有效地缩短了液体燃料与主流空气在旋转爆震燃烧室内的掺混距离，减少了燃烧室内混气的不均匀性，提升了燃烧室内新鲜混气的掺混效果；
3. 喷注装置内部设有旋流器，可以进一步提升燃料与空气的周向掺混效果；
4. 喷注装置内部的预混气具有较高的当量比，并且预混气是通过一定数量的小尺寸的喷射孔与主流空气进行掺混，有利于减弱爆震波向上游的回传。
附图说明
图1为本发明的剖视示意图；
图2为本发明的局部放大示意图；
图3为本发明中前端法兰与外环的四分之一剖面示意图；
图4为本发明中内环的四分之一剖面示意图；
图5为本发明中导流筒的四分之一剖面示意图；
图6为本发明中导流筒的正视示意图；
图7为本发明中喷油环的四分之一剖面示意图；
图8为本发明中旋流器的结构示意图；
图9为本发明中调节板的四分之一剖视示意图；
图10为本发明另一种结构的局部放大示意图。
图中，1-前端法兰，2-高压进气通道，3-内环，4-导流筒，5-预混预蒸发通道，6-主流空气通道，7-外环，8-爆震燃烧室，9-喷油环，10-旋流器，11-定位片，12-调节板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
本发明可以以许多不同的形式实现，而不应当认为限于这里所述的实施例。相反，提供这些实施例以便使本公开透彻且完整，并且将向本领域技术人员充分表达本发明的范围。在附图中，为了清楚起见放大了组件。
如图1、图2所示，本发明公开了一种用于旋转爆震发动机的部分预混预蒸发双通道喷注装置，包括前端法兰、外环、内环、导流筒和喷油环。
如图3所示，所述前端法兰包含法兰本体、第一连接管、第二连接管和连接盘；
所述法兰本体的中心设有供第一连接管穿过的通孔，所述第一连接管设置在所述法兰本体中心的通孔中、和所述法兰本体同轴固连；
所述连接盘为一端开口一端封闭的空心圆柱体，且所述连接盘的封闭端设有用于和所述第二连接管相连的通孔；所述第二连接管套在所述第一连接管外、和所述第一连接管同轴，所述第二连接管的一端和所述连接盘封闭端在其通孔处同轴固连、另一端和所述法兰本体的一个端面同轴固连，且所述第二连接管和所述连接盘的连接处平滑过渡；
所述法兰本体在所述第一连接管、所述第二连接管之间周向均匀设有若干通气孔；
所述外环为一端开口另一端封闭的空心圆柱体，且所述外环的封闭端中心设有通孔，所述外环的开口端和所述前端法兰连接盘的开口端对应密闭相连。
如图4所示，所述内环包含第三连接管、内环环体和第四连接管；
所述内环环体为圆柱体；所述第三连接管、所述第四连接管的一端分别和所述内环环体两个端面的中心同轴固连，连接处均平滑过渡；所述第三连接管的另一端和所述第一连接管同轴固连，所述第四连接管的另一端从所述外环封闭端中心的通孔伸出；
所述内环和所述前端法兰之间形成高压进气通道；所述内环和所述外环封闭端之间形成爆震燃烧室。
如图5、图6所示，所述导流筒设置在所述内环环体外壁和所述外环内壁之间，包含导流部和喷射部；
所述导流部为两端开口的空心圆柱体；
所述喷射部呈圆环状，其外壁和所述导流部靠近外环封闭端的一端固连、内壁和所述内环环体的侧壁嵌套连接，将所述导流部固定在所述内环环体外壁和所述外环内壁之间，使得所述导流部外壁和所述外环内壁之间形成主流空气通道、所述导流部内壁和所述内环环体外壁之间形成预混预蒸发通道；所述喷射部和外环之间形成喉道，且所述喷射部周向均匀设有若干喷射口，用于将所述预混预蒸发通道中的预混气体喷射至所述喉道中和所述主流空气通道流入所述喉道中的空气混合。
如图7所示，所述喷油环包含喷油环环体、主油管和若干次油管；
所述喷油环环体呈空心圆环状，其外壁周向均匀设有若干喷油孔；
所述内环环体的外壁上设有用于安装所述喷油环环体的环状凹槽，且所述内环环体内设有腔体；所述内环环体沿其轴线设有供所述主油管伸入其内腔体的通孔；所述内环环体周向设有若干个和所述次油管一一对应、供所述次油管从其内腔体伸入环状凹槽的通孔；
所述喷油环环体设置在所述内环环体外壁的环状凹槽内；所述主油管一端接外部燃料储罐，另一端依次经过所述第一连接管、所述第三连接管伸入所述内环环体内和所述次油管的一端连接，所述次油管的另一端与所述喷油环环体内壁相连，使得燃料能够从所述外部燃料储罐经所述主油管和所述次油管流入所述喷油环环体后、从所述喷油环环体外壁的喷油孔喷射至所述预混预蒸发通道中。
如图8所示，本发明还包括旋流器，所述旋流器包含旋流器环体和若干导流片；
所述导流片周向均匀设置在所述旋流器环体的外壁上，且各个叶片所在平面相互平行；
所述旋流器环体设置在所述喷油环下游的所述预混预蒸发通道中，所述旋流器环体的内壁和所述内环环体的外壁嵌套连接，安装所述旋流器可以使得燃料在所述预混预蒸发通道内形成旋流、用于增强燃料在所述预混预蒸发通道内的周向掺混效果。
所述导流筒上喷射孔的直径范围为2~3mm，数量范围为120~250个，用于控制所述预混预蒸发通道内流量，加强所述预混预蒸发通道中的预混气体与所述主流空气通道内高速气体的掺混并且减弱爆震波回传的影响。
所述喷油环环体上的喷油孔和所述预混预蒸发通道入口在轴线上的距离为所述预混预蒸发通道长度的32%，用于防止燃料绕过所述导流筒进入所述主流空气通道。
所述喷油环环体上喷油孔的直径范围为0.3~0.4mm，数量范围为60~80个，以加快液体燃料雾化。
本发明还包含调节板，如图2、图9所示，所述导流部在靠近所述喷射部一端的外壁上周向均匀设有M个定位片；所述定位片均一端和所述导流部外壁固连、另一端暴露在所述主流空气通道内，且所述定位片所在平面均经过所述外环轴线；
所述调节板呈环状、设置在所述喉道内，所述调节板和所述外环内壁相贴合并和所述喷射部的喷射口相对；
所述调节板一端设有N组定位槽，每组所述定位槽均周向均匀设置、均包含M个和所述定位片一一对应的定位槽；每组所述定位槽中各个槽的深度相同，不同组所述定位槽的深度不同；
所述调节板通过所述定位槽与所述定位片之间的相配合完成定位，用于调节所述喉道的面积，控制燃烧室进口流量。
如图10所示，本发明还公开了另一种用于旋转爆震发动机的部分预混预蒸发双通道喷注装置，包括前端法兰、外环、内环、导流筒和喷油环；
所述前端法兰包含法兰本体、第一连接管、第二连接管和连接盘；
所述法兰本体的中心设有供所述第一连接管穿过的通孔，所述第一连接管设置在所述法兰本体中心的通孔中、和所述法兰本体同轴固连；
所述连接盘为一端开口一端封闭的空心圆柱体，且连接盘的封闭端设有用于和所述第二连接管相连的通孔；所述第二连接管套在所述第一连接管外、和所述第一连接管同轴，所述第二连接管的一端和所述连接盘封闭端在其通孔处同轴固连、另一端和所述法兰本体的一个端面同轴固连，且所述第二连接管和所述连接盘的连接处平滑过渡；
所述法兰本体在第一连接管、第二连接管之间周向均匀设有若干通气孔；
所述外环为两端开口的空心圆柱体，一端和所述前端法兰连接盘的开口端对应密闭相连；
所述内环包含第三连接管和内环环体；
所述内环环体为圆柱体；所述第三连接管的一端和所述内环环体一个端面的中心同轴固连，连接处平滑过渡，所述第三连接管的另一端和所述第一连接管同轴固连；
所述内环和所述前端法兰之间形成高压进气通道；
所述导流筒设置在所述内环环体侧壁和外环侧壁之间，包含导流部、连接部和喷射部；
所述导流部、喷射部均为两端开口的空心圆柱体，所述喷射部的直径大于所述导流部的直径；所述连接部一端和所述导流部相连、另一端和所述喷射部相连，使得所述导流部和所述喷射部平滑过渡；
所述内环环体上设有用于安装所述导流筒的环状凸起；所述喷射部远离导流部的一端和所述内环环体上的环状凸起嵌套连接，使得所述导流部外壁和所述外环内壁之间形成主流空气通道、所述导流部内壁和所述内环环体外壁之间形成所述预混预蒸发通道；
所述喷射部周向设有若干喷射口、和所述外环之间形成喉道，用于将所述预混预蒸发通道中的预混气体喷射至所述喉道中和所述主流空气通道流入所述喉道中的空气混合；
所述内环环体上环状凸起下游的外壁和所述外环内壁之间形成爆震燃烧室；
所述喷油环包含喷油环环体、主油管和若干次油管；
所述喷油环环体呈空心圆环状，其外壁周向均匀设有若干喷油孔；
所述内环环体的外壁上设有用于安装所述喷油环环体的环状凹槽，且所述内环环体内设有腔体；所述内环环体沿其轴线设有供所述主油管伸入其内腔体的通孔；所述内环环体周向设有若干个和所述次油管一一对应、供所述次油管从其内腔体伸入环状凹槽的通孔；
所述喷油环环体设置在所述内环环体外壁的环状凹槽内；所述主油管一端接外部燃料储罐，另一端依次经过所述第一连接管、所述第三连接管伸入所述内环环体内和所述次油管的一端连接，所述次油管的另一端与所述喷油环环体内壁相连，使得燃料能够从所述外部燃料储罐经所述主油管和所述次油管流入所述喷油环环体后、从所述喷油环环体外壁的喷油孔喷射至所述预混预蒸发通道中。
作为本发明另一种用于旋转爆震发动机的部分预混预蒸发双通道喷注装置进一步的优化方案，还包括旋流器，所述旋流器包含旋流器环体和若干导流片；
所述导流片周向均匀设置在所述旋流器环体的外壁上，且各个叶片所在平面相互平行；
所述旋流器环体设置在所述喷油环下游的所述预混预蒸发通道中，所述旋流器环体的内壁和所述内环环体的外壁嵌套连接，安装所述旋流器可以使得燃料在所述预混预蒸发通道内形成旋流、用于增强燃料在所述预混预蒸发通道内的周向掺混效果。
当发动机开始供气时，高压气体从高压进气通道流入发动机内，随后高压气体分成两股气流，其中流量较大的高压气流经主流空气通道直接喷注到爆震燃烧室内，为进入爆震燃烧室的新鲜混气提供足够的喷射速度，而剩余的高压气流进入预混预蒸发通道内与喷油环内喷出的液体燃料进行初步的掺混，液体燃料在预混预蒸发通道内开始蒸发，并且当混气离开预混预蒸发通道时液体燃料基本完全蒸发，这有利于增强液体燃料与空气的掺混效果；另外，混气在经过喷油环下游的旋流器后气流速度具有一定的周向的速度分量，这有利于促使液滴在预混预蒸发通道内进一步发生破碎并且提升混气在通道内周向的掺混效果。预混预蒸发通道内混气经过喷射孔进入主流通道时，两股气流在喉道处再次发生掺混，随后新鲜混气进入爆震燃烧室内参与爆震燃烧。由于混气已经经历过初步的蒸发、掺混，新鲜混气在爆震燃烧室内的掺混距离缩短、掺混效果提升，这有效地减弱了掺混不均匀现象对爆震波稳定性的影响。
当爆震波在爆震燃烧室内形成并经过喉道时，火焰会向上游进行传播，由于主流空气通道内基本没有燃料，火焰传播至此会自然发生熄灭，而预混预蒸发通道内混气具有较高的当量比，火焰经过喷射孔进入预混预蒸发通道后很快就会发生火焰面与激波的解耦现象，这使得预混预蒸发通道出口气流的压力降低，新鲜混气可以再次进入爆震燃烧室内参与燃烧。相比于在爆震燃烧室入口处液体燃料与空气直接掺混的掺混方式，本发明的掺混方式可以使液体燃料在进入燃烧室之前提前蒸发，有效地缩短了液体燃料与空气的掺混距离，增强了两者之间的掺混效果，可以有效地提升爆震波的稳定性以及提高爆震波在爆震燃烧室内的传播特性。
本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.用于旋转爆震发动机的部分预混预蒸发双通道喷注装置，其特征在于，包括前端法兰、外环、内环、导流筒和喷油环；
所述前端法兰包含法兰本体、第一连接管、第二连接管和连接盘；
所述法兰本体的中心设有供所述第一连接管穿过的通孔，所述第一连接管设置在法兰本体中心的通孔中、和所述法兰本体同轴固连；
所述连接盘为一端开口一端封闭的空心圆柱体，且连接盘的封闭端设有用于和所述第二连接管相连的通孔；所述第二连接管套在所述第一连接管外、和所述第一连接管同轴，所述第二连接管的一端和所述连接盘封闭端在其通孔处同轴固连、另一端和所述法兰本体的一个端面同轴固连，且所述第二连接管和所述连接盘的连接处平滑过渡；
所述法兰本体在所述第一连接管、所述第二连接管之间周向均匀设有若干通气孔；
所述外环为一端开口另一端封闭的空心圆柱体，且所述外环的封闭端中心设有通孔，所述外环的开口端和所述前端法兰连接盘的开口端对应密闭相连；
所述内环包含第三连接管、内环环体和第四连接管；
所述内环环体为圆柱体；所述第三连接管、所述第四连接管的一端分别和所述内环环体两个端面的中心同轴固连，连接处均平滑过渡；所述第三连接管的另一端和所述第一连接管同轴固连，所述第四连接管的另一端从所述外环封闭端中心的通孔伸出；
所述内环和所述前端法兰之间形成高压进气通道；所述内环和所述外环封闭端之间形成爆震燃烧室；
所述导流筒设置在内环环体侧壁和外环侧壁之间，包含导流部和喷射部；
所述导流部为两端开口的空心圆柱体；
所述喷射部呈圆环状，其外壁和所述导流部靠近所述外环封闭端的一端固连，内壁与所述内环环体的侧壁嵌套连接，将所述导流部固定在所述内环环体外壁和所述外环内壁之间，使得所述导流部和所述外环内壁之间形成主流空气通道、所述导流部和所述内环环体外壁之间形成预混预蒸发通道；所述喷射部和所述外环之间形成喉道，且所述喷射部周向均匀设有若干喷射口、用于将所述预混预蒸发通道中的预混气体喷射至喉道中和所述主流空气通道流入喉道中的空气混合；
所述喷油环包含喷油环环体、主油管和若干次油管；
所述喷油环环体呈空心圆环状，其外壁周向均匀设有若干喷油孔；
所述内环环体的外壁上设有用于安装所述喷油环环体的环状凹槽，且所述内环环体内设有相应的腔体；所述内环环体沿其轴线设有供所述主油管伸入其内腔体的通孔；所述内环环体周向设有若干个和所述次油管一一对应、供所述次油管从其内腔体伸入环状凹槽的通孔；
所述喷油环环体设置在内环环体侧壁的环状凹槽内；所述主油管一端接外部燃料储罐，另一端依次经过第一连接管、第三连接管伸入内环环体内和各个次油管的一端连接，所述次油管的另一端与所述喷油环环体内壁相连，使得燃料能够从外部燃料储罐经所述主油管和所述次油管流入所述喷油环环体后、从所述喷油环环体外壁的喷油孔喷射至所述预混预蒸发通道中。
2.根据权利要求1所述的用于旋转爆震发动机的部分预混预蒸发双通道喷注装置，其特征在于，还包括旋流器，所述旋流器包含旋流器环体和若干导流片；
所述导流片周向均匀设置在所述旋流器环体的外壁上，且各个叶片所在平面相互平行；
所述旋流器环体设置在所述喷油环下游的所述预混预蒸发通道中，所述旋流器环体的内壁和所述内环环体的外壁嵌套连接，安装所述旋流器可以使得燃料在所述预混预蒸发通道内形成旋流、用于增强燃料在所述预混预蒸发通道内的周向掺混效果。
3.根据权利要求1所述的用于旋转爆震发动机的部分预混预蒸发双通道喷注装置，其特征在于，所述导流筒上喷射孔的直径范围为2-3mm，数量范围为120-250个，用于控制所述预混预蒸发通道内流量，加强所述预混预蒸发通道中的预混气体与所述主流空气通道内高速气体的掺混并且减弱爆震波回传的影响。
4.根据权利要求1所述的用于旋转爆震发动机的部分预混预蒸发双通道喷注装置，其特征在于，所述喷油环环体上的喷油孔和所述预混预蒸发通道入口在轴线上的距离为所述预混预蒸发通道长度的32%，用于防止燃料绕过所述导流筒进入所述主流空气通道。
5.根据权利要求1所述的用于旋转爆震发动机的部分预混预蒸发双通道喷注装置，其特征在于，所述喷油环环体上喷油孔的直径范围为0.3~0.4mm，数量范围为60~80个，以加快液体燃料雾化。
6.根据权利要求1所述的用于旋转爆震发动机的部分预混预蒸发双通道喷注装置，其特征在于，还包含调节板；
所述调节板呈环状、设置在所述喉道靠近所述外环内壁一侧，所述调节板和所述外环内壁相贴合，并和所述喷射部的喷射口相对；
所述导流部在靠近所述喷射部一端的外壁上周向均匀设有M个定位片；所述定位片均一端和所述导流部外壁固连、另一端暴露在所述主流空气通道中，且所述定位片所在平面均经过所述外环的轴线；
所述调节板一端设有N组定位槽，每组所述定位槽均周向均匀设置、均包含M个和所述定位片一一对应的定位槽；每组所述定位槽中各个槽的深度相同，不同组所述定位槽的深度不同；
所述调节板通过所述定位槽与所述定位片之间的相配合完成定位，用于调节喉道的面积，控制燃烧室进口流量。
7.用于旋转爆震发动机的部分预混预蒸发双通道喷注装置，其特征在于，包括前端法兰、外环、内环、导流筒和喷油环；
所述前端法兰包含法兰本体、第一连接管、第二连接管和连接盘；
所述法兰本体的中心设有供所述第一连接管穿过的通孔，所述第一连接管设置在所述法兰本体中心的通孔中、和所述法兰本体同轴固连；
所述连接盘为一端开口一端封闭的空心圆柱体，且所述连接盘的封闭端设有用于和所述第二连接管相连的通孔；所述第二连接管套在所述第一连接管外、和所述第一连接管同轴，所述第二连接管的一端和所述连接盘封闭端在其通孔处同轴固连、另一端和所述法兰本体的一个端面同轴固连，且所述第二连接管和所述连接盘的连接处平滑过渡；
所述法兰本体在所述第一连接管、所述第二连接管之间周向均匀设有若干通气孔；
所述外环为两端开口的空心圆柱体，一端和所述前端法兰连接盘的开口端对应密闭相连；
所述内环包含第三连接管和内环环体；
所述内环环体为圆柱体；所述第三连接管的一端和所述内环环体一个端面的中心同轴固连，连接处平滑过渡，所述第三连接管的另一端和所述第一连接管同轴固连；
所述内环和所述前端法兰之间形成高压进气通道；
所述导流筒设置在所述内环环体外壁和所述外环内壁之间，包含导流部、连接部和喷射部；
所述导流部、所述喷射部均为两端开口的空心圆柱体，所述喷射部的直径大于所述导流部的直径；所述连接部一端和所述导流部相连、另一端和所述喷射部相连，使得所述导流部和所述喷射部平滑过渡；
所述内环环体上设有用于安装所述导流筒的环状凸起；所述喷射部远离所述导流部的一端和所述内环环体上的环状凸起嵌套连接，使得所述导流部外壁和所述外环内壁之间形成主流空气通道、所述导流部内壁和所述内环环体外壁之间形成预混预蒸发通道；
所述喷射部周向设有若干喷射口、和所述外环之间形成喉道，用于将所述预混预蒸发通道中的预混气体喷射至所述喉道中和所述主流空气通道流入所述喉道中的空气混合；
所述内环环体上环状凸起下游的外壁和所述外环内壁之间形成爆震燃烧室；
所述喷油环包含喷油环环体、主油管和若干次油管；
所述喷油环环体呈空心圆环状，其外壁周向均匀设有若干喷油孔；
所述内环环体的外壁上设有用于安装所述喷油环环体的环状凹槽，且所述内环环体内设有腔体；所述内环环体沿其轴线设有供所述主油管伸入其内腔体的通孔；所述内环环体周向设有若干个和所述次油管一一对应、供所述次油管从其内腔体伸入环状凹槽的通孔；
所述喷油环环体设置在所述内环环体外壁的环状凹槽内；所述主油管一端接外部燃料储罐，另一端依次经过所述第一连接管、所述第三连接管伸入所述内环环体内和所述次油管的一端连接，所述次油管的另一端与所述喷油环环体内壁相连，使得燃料能够从所述外部燃料储罐经所述主油管和所述次油管流入所述喷油环环体后、从所述喷油环环体外壁的喷油孔喷射至所述预混预蒸发通道中。
8.根据权利要求7所述的用于旋转爆震发动机的部分预混预蒸发双通道喷注装置，其特征在于，还包括旋流器，所述旋流器包含旋流器环体和若干导流片；
所述导流片周向均匀设置在所述旋流器环体的外壁上，且各个叶片所在平面相互平行；
所述旋流器环体设置在所述喷油环下游的所述预混预蒸发通道中，所述旋流器环体的内壁和所述内环环体的外壁嵌套连接，使得燃料在所述预混预蒸发通道内形成旋流、增强燃料在所述预混预蒸发通道内的周向掺混效果。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011088796.2A CN112325332B (zh) | 2020-10-13 | 2020-10-13 | 用于旋转爆震发动机的部分预混预蒸发双通道喷注装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011088796.2A CN112325332B (zh) | 2020-10-13 | 2020-10-13 | 用于旋转爆震发动机的部分预混预蒸发双通道喷注装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112325332A CN112325332A (zh) | 2021-02-05 |
| CN112325332B true CN112325332B (zh) | 2021-07-27 |
Family
ID=74313695
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202011088796.2A Active CN112325332B (zh) | 2020-10-13 | 2020-10-13 | 用于旋转爆震发动机的部分预混预蒸发双通道喷注装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112325332B (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113294809B (zh) * | 2021-05-20 | 2022-09-16 | 西北工业大学 | 一种旋转爆震燃烧喷注调节器 |
| CN114857622B (zh) * | 2022-05-12 | 2023-08-22 | 中国人民解放军空军工程大学 | 一种旋转爆震燃烧室燃油喷注面积快速可调装置 |
| CN117759452B (zh) * | 2024-02-21 | 2024-04-26 | 北京大学 | 一种连续爆轰发动机阵列式气液两相喷注结构 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108869094A (zh) * | 2018-07-27 | 2018-11-23 | 清华大学 | 旋转爆震发动机 |
| EP3434979A1 (en) * | 2017-07-24 | 2019-01-30 | Instytut Lotnictwa | Injector of an over-enriched fuel-and-air mixture to the combustion chamber of inernal combustion engines |
| CN109653876A (zh) * | 2019-01-14 | 2019-04-19 | 南京航空航天大学 | 一种用于连续旋转爆震发动机的短距紧凑点火起爆装置 |
| CN110578603A (zh) * | 2019-08-23 | 2019-12-17 | 南京航空航天大学 | 一种基于煤油的盘式旋转爆震涡轮发动机 |
| CN111197765A (zh) * | 2019-12-18 | 2020-05-26 | 南京理工大学 | 一种旋转爆震燃烧室 |
| CN111520761A (zh) * | 2020-04-22 | 2020-08-11 | 中国空气动力研究与发展中心 | 一种可实现隔离段流场结构观测的旋转爆震燃烧室 |
| CN111663969A (zh) * | 2020-06-08 | 2020-09-15 | 西安航天动力研究所 | 一种液态燃料吸气式冲压旋转爆震发动机壳体结构 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9512805B2 (en) * | 2013-03-15 | 2016-12-06 | Rolls-Royce North American Technologies, Inc. | Continuous detonation combustion engine and system |
-
2020
- 2020-10-13 CN CN202011088796.2A patent/CN112325332B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3434979A1 (en) * | 2017-07-24 | 2019-01-30 | Instytut Lotnictwa | Injector of an over-enriched fuel-and-air mixture to the combustion chamber of inernal combustion engines |
| CN108869094A (zh) * | 2018-07-27 | 2018-11-23 | 清华大学 | 旋转爆震发动机 |
| CN109653876A (zh) * | 2019-01-14 | 2019-04-19 | 南京航空航天大学 | 一种用于连续旋转爆震发动机的短距紧凑点火起爆装置 |
| CN110578603A (zh) * | 2019-08-23 | 2019-12-17 | 南京航空航天大学 | 一种基于煤油的盘式旋转爆震涡轮发动机 |
| CN111197765A (zh) * | 2019-12-18 | 2020-05-26 | 南京理工大学 | 一种旋转爆震燃烧室 |
| CN111520761A (zh) * | 2020-04-22 | 2020-08-11 | 中国空气动力研究与发展中心 | 一种可实现隔离段流场结构观测的旋转爆震燃烧室 |
| CN111663969A (zh) * | 2020-06-08 | 2020-09-15 | 西安航天动力研究所 | 一种液态燃料吸气式冲压旋转爆震发动机壳体结构 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 侧向进气条件下爆震室内热自燃研究;张琦等;《江苏航空》;20101215;第55-58页 * |
| 基于旋转阀的脉冲爆震火箭发动机实验;陈帆等;《推进技术》;20130615;第34卷(第06期);第860-864页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN112325332A (zh) | 2021-02-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN112325332B (zh) | 用于旋转爆震发动机的部分预混预蒸发双通道喷注装置 | |
| US3703259A (en) | Air blast fuel atomizer | |
| US3866413A (en) | Air blast fuel atomizer | |
| US8387391B2 (en) | Aerodynamically enhanced fuel nozzle | |
| CN113280366B (zh) | 一种基于自激扫掠振荡燃油喷嘴的加力燃烧室结构 | |
| JPH09501486A (ja) | 燃料噴射装置及び該燃料噴射装置の運転方法 | |
| US3901446A (en) | Induced vortex swirler | |
| CN111829008B (zh) | 一种基于剪切气流和燃油喷射一体化的旋转爆震燃烧室 | |
| US11971172B2 (en) | Combustor premixer assembly including inlet lips | |
| CN115478958A (zh) | 一种基于液态煤油燃料的连续爆轰发动机 | |
| CN108351105A (zh) | 预膜式燃料/空气混合器 | |
| US20160195266A1 (en) | Swirler | |
| WO2023273305A1 (zh) | 一种基于自激发扫掠振荡燃油喷嘴的中心分级燃烧室 | |
| CN113503565A (zh) | 一种用于微型涡轮发动机的收扩式环形蒸发管 | |
| CN112923397A (zh) | 一种双油路双气路复合式燃油喷嘴 | |
| CN209744417U (zh) | 一种双油路双旋流结构的空气雾化喷嘴 | |
| CN112066412B (zh) | 燃烧室、燃气轮机以及抑制振荡燃烧的方法 | |
| CN111829007A (zh) | 一种基于火焰筒凹腔结构的轴向分级燃烧室 | |
| CN113108316B (zh) | 一种采用叶片级间喷油三次雾化的空气雾化喷嘴 | |
| US5431019A (en) | Combustor for gas turbine engine | |
| CN215175236U (zh) | 一种基于自激发扫掠振荡燃油喷嘴的中心分级燃烧室 | |
| RU2749434C1 (ru) | Топливновоздушная горелка и фронтовое устройство камеры сгорания | |
| US10767865B2 (en) | Swirl stabilized vaporizer combustor | |
| CN219327576U (zh) | 对冲式气体掺混器 | |
| JP2000074373A (ja) | ガスタービンエンジン用燃焼器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |