CN116379477A - 一种斜坡凹腔燃烧室及超燃冲压发动机 - Google Patents
一种斜坡凹腔燃烧室及超燃冲压发动机 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116379477A CN116379477A CN202310428009.1A CN202310428009A CN116379477A CN 116379477 A CN116379477 A CN 116379477A CN 202310428009 A CN202310428009 A CN 202310428009A CN 116379477 A CN116379477 A CN 116379477A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cavity
- combustion chamber
- ramp
- slope
- rear end
- 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.)
- Pending
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 81
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 claims description 26
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 10
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims description 5
- 210000001503 joint Anatomy 0.000 claims description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 14
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 12
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 108091053398 TRIM/RBCC family Proteins 0.000 description 3
- 102000011408 Tripartite Motif Proteins Human genes 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 3
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 3
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 2
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 2
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 2
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 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
- F23R3/42—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the arrangement or form of the flame tubes or combustion chambers
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
Abstract
本发明涉及一种斜坡凹腔燃烧室及超燃冲压发动机,其中,斜坡凹腔燃烧室,包括:燃烧室侧壁和嵌入在燃烧室侧壁上的凹腔结构;凹腔结构包括:沿燃烧室主流方向依次连接的凹腔前壁、凹腔底壁、凹腔后壁,设置在凹腔前壁上的斜坡结构;斜坡结构至少设置有一个;凹腔前壁和凹腔后壁分别为倾斜壁面;斜坡结构包括:斜坡顶面、斜坡后端面、第一侧面和第二侧面;斜坡后端面、第一侧面和第二侧面在斜坡顶面的同侧设置,且用于连接斜坡顶面和所述凹腔前壁;所述第一侧面、所述斜坡后端面和所述第二侧面依次连接的设置,且所述斜坡后端面与所述凹腔后壁相对的设置;沿燃烧室主流方向,第一侧面和第二侧面沿相互靠近的方向倾斜延伸。
Description
技术领域
本发明涉及航空航天领域,尤其涉及一种斜坡凹腔燃烧室及超燃冲压发动机。
背景技术
超燃冲压发动机是高超声速飞行器的核心。凹腔作为超燃冲压发动机燃烧室中的一种火焰稳定装置,集燃料喷注、混合、点火、火焰稳定和燃烧等功能于一体,得到了极为广泛的应用。高速气流经过凹腔时会在凹腔内形成高温低速回流区,同时作为新的点火源持续点燃上游来的新鲜燃料空气混合气。
超声速燃烧室中常用的凹腔火焰稳定器一般为类梯形构型,如图1所示。凹腔上面的高速流体和下面的低速流体由于存在速度差形成凹腔剪切层,剪切层由于自身的不稳定性会诱导形成横向涡(涡的轴心垂直于纸面)。凹腔剪切层及其诱导的横向涡对于凹腔与主流之间的质量、动量和能量交换具有重要意义。此外,凹腔剪切层及横向涡也能促进燃料与空气的混合。
在凹腔剪切层的初始发展阶段(此时剪切层未发生失稳,称之为未失稳段),横向涡一般保持二维特性,此时凹腔内外的交换速率十分有限;经过相当一段距离,横向涡失稳发展成为复杂的三维涡(失稳段),此时凹腔内外的交换速率大大提高。因此,凹腔剪切层的未失稳段由于二维特性强,导致主流、燃料以及凹腔内流体交换速率较低。特别地,当燃烧室主流速度较低时,由于凹腔内外的速度差减小,此时凹腔剪切层可能在很长一段距离甚至整个剪切层都保持二维特性,造成凹腔交换速率的严重较低甚至导致点火失败。此外,由于不同来流条件下能够实现高效火焰稳定的凹腔尺寸是不同的,因此传统凹腔构型的宽范围来流适应能力相对有限。
为此,在现有技术中出现了一些改进型的凹腔构型的,以进一步优化其性能。例如,公开号CN101435586的中国专利文献公开了一种台阶/凹腔复合的超声速燃烧室方案,在燃烧室台阶以及燃烧室凹腔前增加燃料喷嘴,用于燃烧室内的燃料喷注和适用。但是,该发明的主要目的在于促进燃料和空气的充分混合,改善在超声速气流中燃料的点火及稳定燃烧。又如,公开号CN112747335B的中国专利文献公开了一种波瓣型后向台阶结构、波瓣型凹腔装置及补燃室方案,在传统的后向台阶上设置了波瓣型结构,利用波瓣结构产生流向涡,增加富燃燃气与来流空气在补燃室内停留时间,增强补燃室内富燃燃气与来流空气的掺混效果,进而提高其燃烧效率。该发明的核心在于利用波瓣结构产生的流向涡来促进混合,由于流向涡主要由压力梯度主导,易受到局部流场特征的影响,当压力梯度较小是促进混合的效果十分有限。再如,公开号为CN109882886B的中国专利文献公开了一种斜坡火箭布局方式的RBCC发动机燃烧室及其设计方法,将冲压发动机中常用的斜坡火焰稳定器拓展应用到了RBCC发动机中。相比于凹腔火焰稳定器,斜坡火焰稳定器的稳焰能力稍显不足,但RBCC中由于火箭的存在对火焰稳定器的稳焰能力要求并不高。此外,斜坡前缘存在压缩角,斜坡凸出到主流中,在超声速来流中容易产生较大的流动阻力。
发明内容
本发明的目的在于提供一种斜坡凹腔燃烧室及超燃冲压发动机。
为实现上述发明目的,本发明提供一种斜坡凹腔燃烧室,包括:燃烧室侧壁和嵌入在所述燃烧室侧壁上的凹腔结构;
所述凹腔结构包括:沿燃烧室主流方向依次连接的凹腔前壁、凹腔底壁、凹腔后壁,以及设置在所述凹腔前壁上的斜坡结构;
所述斜坡结构至少设置有一个;
所述凹腔前壁和所述凹腔后壁分别为倾斜壁面;
所述斜坡结构包括:斜坡顶面、斜坡后端面、第一侧面和第二侧面;
所述斜坡后端面、第一侧面和第二侧面在所述斜坡顶面的同侧设置,且用于连接所述斜坡顶面和所述凹腔前壁;
所述第一侧面、所述斜坡后端面和所述第二侧面依次连接的设置,且所述斜坡后端面与所述凹腔后壁相对的设置;
沿燃烧室主流方向,所述第一侧面和所述第二侧面沿相互靠近的方向倾斜延伸。
根据本发明的一个方面,所述第一侧面为平面;或者,所述第一侧面为倾斜角度依次增大的连续折弯面;或者,所述第一侧面为倾斜角度依次增大的连续曲面;
所述第二侧面为平面;或者,所述第二侧面为倾斜角度依次增大的连续折弯面;或者,所述第二侧面为倾斜角度依次增大的连续曲面。
根据本发明的一个方面,所述第一侧面的倾斜角度大于或等于3°;
所述第二侧面的倾斜角度大于或等于3°。
根据本发明的一个方面,所述凹腔前壁为平面;或者,所述凹腔前壁为倾斜角度依次增大的连续折弯面;或者,所述凹腔前壁为倾斜角度依次增大的连续曲面。
根据本发明的一个方面,沿垂直于所述燃烧室主流方向的方向,所述斜坡后端面的长度大于或等于0。
根据本发明的一个方面,沿垂直于所述燃烧室主流方向的方向,当所述斜坡后端面的长度大于0时,所述斜坡后端面为平面,或者,所述斜坡后端面为对称的连续折弯面,且所述斜坡后端面沿所述燃烧室主流方向凸出设置,或者,所述斜坡后端面为对称的连续曲面,且所述斜坡后端面沿所述燃烧室主流方向凸出设置。
根据本发明的一个方面,所述斜坡顶面低于所述凹腔前壁远离所述凹腔底壁的一端,或者,所述斜坡顶面与所述凹腔前壁远离所述凹腔底壁的一端相齐平。
根据本发明的一个方面,所述斜坡顶面的前缘与所述凹腔前壁远离所述凹腔底壁的一端边缘对齐的设置。
根据本发明的一个方面,沿垂直于所述燃烧室主流方向的方向,所述斜坡结构设置有多个。
根据本发明的一个方面,相邻所述斜坡结构的前缘之间的间隔大于或等于0。
为实现上述发明目的,本发明提供一种采用前述的斜坡凹腔燃烧室的超燃冲压发动机,包括:沿流向由前至后依次相连接的进气道隔离段和斜坡凹腔燃烧室;
所述进气道隔离段与所述斜坡凹腔燃烧室的燃烧室侧壁对接且相互固定。
根据本发明的一种方案,本发明倾斜的凹腔前壁上横向布置了一个或者多个斜坡结构,由于斜坡结构安装在凹腔倾斜前壁而非燃烧室壁面上,此时斜坡结构没有凸出到主流,前缘不存在压缩角,不会产生相应的流动阻力,超声速条件下的流动损失显著减小。
根据本发明的一种方案,本发明中斜坡结构倾斜的第一侧面和第二侧面诱导出了相反的横向速度,另一方面使得气流膨胀加速,同时使用流向涡和横向对撞速度对流剪切机制促进燃料混合。相较于流向涡,横向对撞速度对流剪切不容易受到流场局部特征的影响,稳定性更高,适用范围更广。
根据本发明的一种方案,本发明对斜坡结构和传统凹腔进行了高效融合,形成斜坡凹腔,兼具斜坡产生流向涡、诱导横向对撞速度促进混合和凹腔强火焰稳定能力的优点,显著提高了凹腔整体特别是凹腔平面前壁附近的交换速率,有利于凹腔点火。
根据本发明的一种方案,本发明的斜坡结构诱导的流向涡和凹腔剪切层形成的涡的综合效果与三维涡类似,显著提高未失稳段的凹腔内外交换速率;同时也能促进凹腔剪切层的快速失稳从而减小未失稳段的长度。
根据本发明的一种方案,本发明中倾斜前壁的存在改变了凹腔的长深比,提高了其来流的宽范围适用性。
附图说明
图1是传统超声速燃烧室中常用的类梯形凹腔火焰稳定器构型示意图;
图2是根据本发明的一种实施方式的斜坡凹腔燃烧室的结构图;
图3是根据本发明的一种实施方式的斜坡结构的结构图;
图4是根据本发明的另一种实施方式的斜坡结构的俯视图;
图5是根据本发明的另一种实施方式的斜坡结构的俯视图;
图6是根据本发明的另一种实施方式的斜坡结构的俯视图;
图7是根据本发明的另一种实施方式的斜坡结构的俯视图;
图8是根据本发明的另一种实施方式的斜坡凹腔燃烧室的结构图;
图9是根据本发明的另一种实施方式的斜坡凹腔燃烧室的结构图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式,对于本领域普通技术人员而言,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
在针对本发明的实施方式进行描述时,术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”所表达的方位或位置关系是基于相关附图所示的方位或位置关系,其仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此上述术语不能理解为对本发明的限制。
结合图2和图3所示,根据本发明的一种实施方式,本发明的一种斜坡凹腔燃烧室,包括:燃烧室侧壁1a和嵌入在燃烧室侧壁1a上的凹腔结构1b。在本实施方式中,燃烧室侧壁1a围成筒状结构,用于与其他结构相连接,在筒状结构的一侧设置有一开口,进而凹腔结构1b的边缘可通过与开口相连接以实现凹腔结构1b的嵌入设置。在本实施方式中,凹腔结构1a包括:沿燃烧室主流方向依次连接的凹腔前壁11、凹腔底壁12、凹腔后壁13,以及设置在凹腔前壁11上的斜坡结构14。在本实施方式中,凹腔前壁11和凹腔后壁13分别为倾斜壁面;在凹腔前壁11上,斜坡结构14至少设置有一个。
在本实施方式中,斜坡结构14整体呈楔形结构,其包括:斜坡顶面141、斜坡后端面142、第一侧面143和第二侧面144。其中,斜坡后端面142、第一侧面143和第二侧面144分别与斜坡顶面141的边缘固定连接,且斜坡后端面142、第一侧面143和第二侧面144在斜坡顶面141的同侧设置,用于连接斜坡顶面141和凹腔前壁11;在本实施方式中,第一侧面143、斜坡后端面142和第二侧面144依次连接的设置,且斜坡后端面142与凹腔后壁13相对的设置。在本实施方式中,沿燃烧室主流方向,第一侧面143和第二侧面144沿相互靠近的方向倾斜延伸。
通过上述设置,通过在凹腔前壁11上设置斜坡结构14的方式,使得斜坡结构14的斜坡顶面141上方压力与第一侧面143和第二侧面144两侧的压力是不同的,进而可以在斜坡结构14的两侧诱导形成流向涡,并基于该流向涡可以显著促进斜坡附近喷注燃料的混合。
结合图2和图3所示,根据本发明的一种实施方式,第一侧面143为平面,第二侧面144也为平面。在本实施方式中,第一侧面143与第二侧面144是对称设置的。通过倾斜设置的第一侧面143和第二侧面144,可使得燃烧室主流方向与第一侧面143之间和燃烧室主流方向与第二侧面144分别形成对称的斜坡扫掠角,当然,第一侧面143与第二侧面144也可以设置成非对称的,进而,在斜坡结构14的相对两侧所形成的斜坡扫掠角为非对称的。通过上述设置,将第一侧面143和第二侧面144均设置为平面时,其可有效保证在燃烧室主流方向上斜坡扫掠角的角度恒定。
通过上述倾斜设置的第一侧面143和第二侧面144具有以下优点:
第一,第一侧面143和第二侧面144的倾斜延伸可以诱导出额外的横向对撞速度分量(横向速度的方向相反),进而利用横向对撞速度的对流与剪切作用促进混合,不受局部压力梯度的影响,适用范围广、稳定性更高;
第二,通过上述倾斜设置的第一侧面143和第二侧面144,可以进一步增大气流流通面积,进而加速该处的流动,提高延伸处气流和斜坡顶面141处气流、延伸处气流和凹腔内气流的对流马赫数(即速度差异),从而提高流向涡、横向涡的强度,增强凹腔前壁11附近凹腔内外的质量交换;
第三,在第一侧面143和第二侧面144附近生成的高速气流具有低压力,在斜坡处形成的压力梯度更大,在斜压效应的作用下进一步促进近场涡的形成,改善混合。
其中,第二和第三点更容易受局部流场特征尤其是压力梯度的影响,使其效果更易凸显。
综合以上三个优点,并结合论文《Scramjet combustor and nozzlecomputations》研究的结果可知,本方案相较于的传统的波瓣型结构,所采用的斜坡结构可以显著改善近场的混合,即使采用较小的扫掠角(例如5°、6°等),在典型条件下仍可以提高混合效率50%左右的效果。
如图4所示,在另一种实施方式中,第一侧面143为倾斜角度依次增大的连续折弯面,第二侧面144也为倾斜角度依次增大的连续折弯面;在本实施方式中,第一侧面143与第二侧面144是对称设置的。通过倾斜设置的第一侧面143和第二侧面144,可使得燃烧室主流方向与第一侧面143之间和燃烧室主流方向与第二侧面144分别形成对称的斜坡扫掠角,当然,第一侧面143与第二侧面144也可以设置成非对称的,进而,在斜坡结构14的相对两侧所形成的斜坡扫掠角为非对称的。通过上述设置,将第一侧面143和第二侧面144均设置为连续折弯面时,其可有效保证在燃烧室主流方向上斜坡扫掠角的角度呈现逐级增大的变化趋势。
在本实施方式中,第一侧面143为连续折弯面时,其中,连续折弯面由多段平面具有夹角的依次连接而成,并且,每段平面的长度是相同的,也可以是不同的(例如,沿靠近斜坡后端面142的方向,每段平面的长度是依次增大或减小的),以实现对斜坡处形成的压力梯度进行阶段的灵活控制使得本发明的上述效果更佳。同样的,第二侧面144为连续折弯面时,其中,连续折弯面由多段平面具有夹角的依次连接而成,并且,每段平面的长度是相同的,也可以是不同的(例如,沿靠近斜坡后端面142的方向,每段平面的长度是依次增大或减小的),以实现对斜坡处形成的压力梯度进行阶段的灵活控制使得本发明的上述效果更佳。
通过上述设置,通过将第一侧面143和第二侧面144设置为角度渐变且依次增大的方式,能够更有效的诱导出横向速度分量,同时加速此处的气流,以使得前述优点更为明显。
如图5所示,在另一种实施方式中,第一侧面143为倾斜角度依次增大的连续曲面,第二侧面144也为倾斜角度依次增大的连续曲面;在本实施方式中,第一侧面143与第二侧面144是对称设置的。通过倾斜设置的第一侧面143和第二侧面144,可使得燃烧室主流方向与第一侧面143之间和燃烧室主流方向与第二侧面144分别形成对称的斜坡扫掠角,当然,第一侧面143与第二侧面144也可以设置成非对称的,进而,在斜坡结构14的相对两侧所形成的斜坡扫掠角为非对称的。通过上述设置,将第一侧面143和第二侧面144均设置为连续曲面时,其可有效保证在燃烧室主流方向上斜坡扫掠角的角度呈现连续增大的变化趋势。
通过上述设置,通过将第一侧面143和第二侧面144设置为角度渐变且依次增大的方式,能够更有效的诱导出横向速度分量,同时加速此处的气流,以使得前述优点更为明显。
需要注意的是,第一侧面143和第二侧面144的设置形式也可以是不同的,例如,第一侧面143采用平面,而第二侧面144则可采用连续折弯面或连续曲面,反之亦然。通过将第一侧面143和第二侧面144的表面形式设置成不同的,进而可使得在斜坡结构14两侧的斜坡扫掠角的角度呈现不同变化。
根据本发明的一种实施方式,第一侧面143的倾斜角度大于或等于3°,例如,3°、4°、5°、6°等;第二侧面144的倾斜角度大于或等于3°,例如,3°、4°、5°、6°等。通过将第一侧面143和第二侧面144的倾斜角度设置在3°以上,使得本发明对促进混合的效果更加明显,
根据本发明的一种实施方式,凹腔前壁11为平面;或者,凹腔前壁11为倾斜角度依次增大的连续折弯面;或者,凹腔前壁11为倾斜角度依次增大的连续曲面。凹腔前壁11设置为倾斜角度逐渐变化的连续折弯面或连续曲面同样能够起到诱导出横向对撞速度的作用效果,同时加速此处的气流,以使得前述优点更为明显。
结合图2和图3所示,根据本发明的一种实施方式,沿垂直于燃烧室主流方向的方向,斜坡后端面142的长度大于0。在本实施方式中,斜坡后端面142的长度与斜坡顶面141的后缘的长度是一致的。由于第一侧面143和第二侧面144是倾斜设置的,进而斜坡后端面142的长度要小于斜坡顶面141的前缘长度。
在本实施方式中,沿垂直于燃烧室主流方向的方向,当斜坡后端面142的长度大于0时,斜坡后端面142为平面;或者,斜坡后端面142为对称的连续折弯面,且斜坡后端面142沿燃烧室主流方向凸出设置(如图6所示),或者,斜坡后端面142为对称的连续曲面(如弧面或球面),且斜坡后端面142沿所述燃烧室主流方向凸出设置(如图7所示)。
如图8所示,根据本发明的另一种实施方式,斜坡后端面142的长度可设置为0,当斜坡后端面142的长度为0时,斜坡后端面142变成一条线。
如图2所示,根据本发明的一种实施方式,斜坡后端面142低于凹腔前壁11远离凹腔底壁12的一端,或者,斜坡后端面142与凹腔前壁11远离凹腔底壁12的一端相齐平。通过上述设置,斜坡结构14未凸出凹腔前壁11远离凹腔底壁12的一端,即斜坡结构14未凸出到主流,超声速条件下的流动损失显著减小。
如图2所示,根据本发明的一种实施方式,斜坡顶面141的前缘与凹腔前壁11远离凹腔底壁12的一端边缘对齐的设置。在本实施方式中,斜坡结构14的前缘角α小于或等于凹腔前壁11的凹腔前缘角。
通过上述设置,使得凹腔前壁11和斜坡结构14对于主流都是扩张形式,即斜坡结构14的斜坡顶面141不凸出到主流,有利于降低流动阻力。
结合图2和图3所示,根据本发明的一种实施方式,斜坡后端面142与凹腔底壁12之间的夹角(即斜坡后缘角)可设置为直角、锐角或钝角。
如图2所示,根据本发明的一种实施方式,沿垂直于燃烧室主流方向的方向,斜坡结构14设置有多个。
如图9所示,根据本发明的一种实施方式,相邻斜坡结构14的前缘之间的间隔大于0。在本实施方式中,当斜坡结构14设置有多个时,相邻斜坡结构14的前缘之间的间隔可以为相等的,也可以设置为不同的。
如图8所示,根据本发明的一种实施方式,相邻斜坡结构14的前缘之间的间隔等于0。当相邻斜坡结构14的前缘之间的间隔为0时,凹腔前壁11远离凹腔底壁12的一端边缘构成锯齿状边缘。
如图2所示,根据本发明的一种实施方式,当斜坡结构14设置有多个时,各个斜坡结构14的结构尺寸可以为相同的,也可以设置为不同的。
根据本发明的一种实施方式,本发明的一种采用前述的斜坡凹腔燃烧室的超燃冲压发动机,包括:沿流向由前至后依次相连接的进气道隔离段和斜坡凹腔燃烧室。在本实施方式中,进气道隔离段与斜坡凹腔燃烧室的燃烧室侧壁1a对接且相互固定。
上述内容仅为本发明的具体方案的例子,对于其中未详尽描述的设备和结构,应当理解为采取本领域已有的通用设备及通用方法来予以实施。
以上所述仅为本发明的一个方案而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种斜坡凹腔燃烧室,其特征在于,包括:燃烧室侧壁(1a)和嵌入在所述燃烧室侧壁(1a)上的凹腔结构(1b);
所述凹腔结构(1b)包括:沿燃烧室主流方向依次连接的凹腔前壁(11)、凹腔底壁(12)、凹腔后壁(13),以及设置在所述凹腔前壁(11)上的斜坡结构(14);
所述斜坡结构(14)至少设置有一个;
所述凹腔前壁(11)和所述凹腔后壁(13)分别为倾斜壁面;
所述斜坡结构(14)包括:斜坡顶面(141)、斜坡后端面(142)、第一侧面(143)和第二侧面(144);
所述斜坡后端面(142)、第一侧面(143)和第二侧面(144)在所述斜坡顶面(141)的同侧设置,且用于连接所述斜坡顶面(141)和所述凹腔前壁(11);
所述第一侧面(143)、所述斜坡后端面(142)和所述第二侧面(144)依次连接的设置,且所述斜坡后端面(142)与所述凹腔后壁(13)相对的设置;
沿燃烧室主流方向,所述第一侧面(143)和所述第二侧面(144)沿相互靠近的方向倾斜延伸。
2.根据权利要求1所述的斜坡凹腔燃烧室,其特征在于,所述第一侧面(143)为平面;或者,所述第一侧面(143)为倾斜角度依次增大的连续折弯面;或者,所述第一侧面(143)为倾斜角度依次增大的连续曲面;
所述第二侧面(144)为平面;或者,所述第二侧面(144)为倾斜角度依次增大的连续折弯面;或者,所述第二侧面(144)为倾斜角度依次增大的连续曲面。
3.根据权利要求2所述的斜坡凹腔燃烧室,其特征在于,所述第一侧面(143)的倾斜角度大于或等于3°;
所述第二侧面(144)的倾斜角度大于或等于3°。
4.根据权利要求3所述的斜坡凹腔燃烧室,其特征在于,所述凹腔前壁(11)为平面;或者,所述凹腔前壁(11)为倾斜角度依次增大的连续折弯面;或者,所述凹腔前壁(11)为倾斜角度依次增大的连续曲面。
5.根据权利要求4所述的斜坡凹腔燃烧室,其特征在于,沿垂直于所述燃烧室主流方向的方向,所述斜坡后端面(142)的长度大于或等于0。
6.根据权利要求5所述的斜坡凹腔燃烧室,其特征在于,沿垂直于所述燃烧室主流方向的方向,当所述斜坡后端面(142)的长度大于0时,所述斜坡后端面(142)为平面,或者,所述斜坡后端面(142)为对称的连续折弯面,且所述斜坡后端面(142)沿所述燃烧室主流方向凸出设置,或者,所述斜坡后端面(142)为对称的连续曲面,且所述斜坡后端面(142)沿所述燃烧室主流方向凸出设置。
7.根据权利要求5或6所述的斜坡凹腔燃烧室,其特征在于,所述斜坡顶面(141)低于所述凹腔前壁(11)远离所述凹腔底壁(12)的一端,或者,所述斜坡顶面(141)与所述凹腔前壁(11)远离所述凹腔底壁(12)的一端相齐平。
8.根据权利要求7所述的斜坡凹腔燃烧室,其特征在于,所述斜坡顶面(141)的前缘与所述凹腔前壁(11)远离所述凹腔底壁(12)的一端边缘对齐的设置。
9.根据权利要求8所述的斜坡凹腔燃烧室,其特征在于,沿垂直于所述燃烧室主流方向的方向,所述斜坡结构(14)设置有多个;
相邻所述斜坡结构(14)的前缘之间的间隔大于或等于0。
10.一种采用权利要求1至9任一项所述的斜坡凹腔燃烧室的超燃冲压发动机,其特征在于,包括:沿流向由前至后依次相连接的进气道隔离段和斜坡凹腔燃烧室;
所述进气道隔离段与所述斜坡凹腔燃烧室的燃烧室侧壁(1a)对接且相互固定。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202310428009.1A CN116379477A (zh) | 2023-04-20 | 2023-04-20 | 一种斜坡凹腔燃烧室及超燃冲压发动机 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202310428009.1A CN116379477A (zh) | 2023-04-20 | 2023-04-20 | 一种斜坡凹腔燃烧室及超燃冲压发动机 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN116379477A true CN116379477A (zh) | 2023-07-04 |
Family
ID=86973207
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202310428009.1A Pending CN116379477A (zh) | 2023-04-20 | 2023-04-20 | 一种斜坡凹腔燃烧室及超燃冲压发动机 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN116379477A (zh) |
Citations (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CH687827A5 (de) * | 1993-04-08 | 1997-02-28 | Asea Brown Boveri | Gasturbinenanlage mit einer Druckwellenmaschine. |
CN101245921A (zh) * | 2008-03-17 | 2008-08-20 | 中国科学院力学研究所 | 一种用于超声速燃烧室的壁面凹槽 |
CN101418956A (zh) * | 2007-10-22 | 2009-04-29 | 周建兴 | 一种新型喷射结构的超声速燃烧室喷嘴方案 |
CN106089489A (zh) * | 2016-08-17 | 2016-11-09 | 中国人民解放军国防科学技术大学 | 一种超燃冲压发动机 |
JP2017160873A (ja) * | 2016-03-10 | 2017-09-14 | 三菱重工業株式会社 | スクラムジェットエンジン、飛翔体 |
US20180149360A1 (en) * | 2016-11-30 | 2018-05-31 | Ansaldo Energia Switzerland AG | Vortex generating device |
CN109882886A (zh) * | 2018-12-21 | 2019-06-14 | 西安航天动力研究所 | 一种斜坡火箭布局方式的rbcc发动机燃烧室及其设计方法 |
CN111649352A (zh) * | 2020-06-02 | 2020-09-11 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种自持式流体振荡器及火箭基组合循环发动机 |
CN112432204A (zh) * | 2020-12-04 | 2021-03-02 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种能够内流减阻的凹腔结构及超燃冲压发动机 |
CN112747335A (zh) * | 2021-01-06 | 2021-05-04 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种波瓣型后向台阶结构、波瓣型凹腔装置及补燃室 |
US20210247070A1 (en) * | 2020-02-11 | 2021-08-12 | University Of Notre Dame Du Lac | Plasma injection modules |
CN116817315A (zh) * | 2023-03-21 | 2023-09-29 | 南昌航空大学 | 一种凹腔前斜坡垫高燃料射流的凹腔火焰稳定器 |
-
2023
- 2023-04-20 CN CN202310428009.1A patent/CN116379477A/zh active Pending
Patent Citations (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CH687827A5 (de) * | 1993-04-08 | 1997-02-28 | Asea Brown Boveri | Gasturbinenanlage mit einer Druckwellenmaschine. |
CN101418956A (zh) * | 2007-10-22 | 2009-04-29 | 周建兴 | 一种新型喷射结构的超声速燃烧室喷嘴方案 |
CN101245921A (zh) * | 2008-03-17 | 2008-08-20 | 中国科学院力学研究所 | 一种用于超声速燃烧室的壁面凹槽 |
JP2017160873A (ja) * | 2016-03-10 | 2017-09-14 | 三菱重工業株式会社 | スクラムジェットエンジン、飛翔体 |
CN106089489A (zh) * | 2016-08-17 | 2016-11-09 | 中国人民解放军国防科学技术大学 | 一种超燃冲压发动机 |
US20180149360A1 (en) * | 2016-11-30 | 2018-05-31 | Ansaldo Energia Switzerland AG | Vortex generating device |
CN109882886A (zh) * | 2018-12-21 | 2019-06-14 | 西安航天动力研究所 | 一种斜坡火箭布局方式的rbcc发动机燃烧室及其设计方法 |
US20210247070A1 (en) * | 2020-02-11 | 2021-08-12 | University Of Notre Dame Du Lac | Plasma injection modules |
CN111649352A (zh) * | 2020-06-02 | 2020-09-11 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种自持式流体振荡器及火箭基组合循环发动机 |
CN112432204A (zh) * | 2020-12-04 | 2021-03-02 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种能够内流减阻的凹腔结构及超燃冲压发动机 |
CN112747335A (zh) * | 2021-01-06 | 2021-05-04 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种波瓣型后向台阶结构、波瓣型凹腔装置及补燃室 |
CN116817315A (zh) * | 2023-03-21 | 2023-09-29 | 南昌航空大学 | 一种凹腔前斜坡垫高燃料射流的凹腔火焰稳定器 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
吴海燕;周进;汪洪波;孙明波;张顺平;: "不同结构超声速燃烧斜坡喷注器性能对比研究", 航空动力学报, vol. 24, no. 07, 15 July 2009 (2009-07-15), pages 1476 - 1481 * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5085048A (en) | Scramjet including integrated inlet and combustor | |
JP2553280B2 (ja) | スクラムジェット燃料インジェクタ | |
CN112747335B (zh) | 一种波瓣型后向台阶结构、波瓣型凹腔装置及补燃室 | |
CN113374595B (zh) | 一种椭圆形喉道偏移式气动矢量喷管的设计方法 | |
JPH09324700A (ja) | ラムジェット用燃料噴射装置 | |
JP6937389B2 (ja) | 障害物を有するアイソレータを備えたフライトビークルエアブリージング推進システム | |
CN105716115A (zh) | 一种提升超燃燃烧室内燃料喷射和掺混的设计方法 | |
ES2912363T3 (es) | Motor de respiración de aire para vehículo de vuelo con aislador que tiene sección abultada y método de funcionamiento de tal motor | |
Alexander et al. | Hypervelocity fuel/air mixing in mixed-compression inlets of shcramjets | |
RU2425241C2 (ru) | Реактивное сопло с ориентацией тяги, способ его функционирования, турбореактивный двигатель и беспилотный летательный аппарат, оборудованный таким соплом | |
CN116379477A (zh) | 一种斜坡凹腔燃烧室及超燃冲压发动机 | |
US5255513A (en) | Method of operating a scramjet including integrated inlet and combustor | |
CN100591996C (zh) | 一种用于超声速燃烧室的壁面凹槽 | |
EP3647578B1 (en) | Scramjet engine and flying object | |
CN114109649B (zh) | 一种超高速冲压发动机 | |
CN117346183A (zh) | 一种复合凹腔燃烧室及超燃冲压发动机 | |
JP3994122B2 (ja) | 境界層剥離制御装置と燃料噴射器および制御方法 | |
KR101020596B1 (ko) | 연소기 및 이를 포함하는 엔진 | |
CN114484503B (zh) | 一种宽域冲压发动机自适应几何喉道燃烧室 | |
CN114673606B (zh) | 采用塞式喷管的斜爆震发动机 | |
CN117190236A (zh) | 一种用于超声速燃烧稳焰增强的低阻激波发生器 | |
CN116658302A (zh) | 一种前体带有双悬臂预喷注的定几何二元高超声速进气道 | |
CN117390791A (zh) | 基于气态旋转爆轰发动机扩张式喷注结构的设计方法 | |
JP3042206B2 (ja) | スクラムジェットエンジン | |
WO2023156760A1 (en) | Exhaust nozzle |
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 |