CN1611761A - 一种超燃冲压发动机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种发动机，特别是一种用在航空和航天上的超燃冲压发动机。它包括外壳、支板和内喷嘴与火花塞，其外壳包裹的内腔分成三部分：进气道、燃烧室和喷管，进气道和燃烧室之间连接处较细，形成一个咽喉，其特点是在咽喉之前装有外喷嘴，使外喷嘴后部从进气道进入燃烧室的气体为空气和燃料混合的可燃混合气。具有结构简单、成本低、燃料燃烧效率高等特点，可以减少燃烧室的长度并且提高了燃料与进入燃烧室的高速空气流混合效率。

Description

一种超燃冲压发动机
技术领域    本发明涉及一种发动机，特别是一种用在航空和航天上的超燃冲压发动机，属机械领域。
背景技术    目前，超燃冲压发动机内腔都是由进气道、燃烧室和喷管三部分构成，所用燃料都是由压缩进气道末端或燃烧室进口下游的一段距离处的喷嘴与火花塞向压缩空气流喷入，当超燃冲压发动机在较高马赫数速度下工作时，燃烧室进口空气流速度很高，燃料和空气的混合变得很困难，如果要提高燃烧效率就要提高混合效率，这将使燃烧室变长，从而增加摩擦损失并增加燃烧室处壁面冷却用的燃料。
发明内容    本发明的目的是提供一种可改善燃料与空气混合效果、提高燃烧效率、缩短燃烧室长度的超燃冲压发动机。
本发明的超燃冲压发动机，包括外壳(1)、支板(2)和内喷嘴与火花塞(3)，其外壳(1)包裹的内腔分成三部分：进气道I、燃烧室II和喷管III，进气道I和燃烧室II之间连接处较细，形成一个咽喉IV，支板(2)位于该咽喉IV处，内喷嘴与火花塞(3)位于燃烧室II前部的内壁和支板后部处，本发明的特点是：在咽喉IV之前装有外喷嘴(4)，外喷嘴(4)喷出燃料与空气流进行预混合，使外喷嘴(4)后部从进气道I进入燃烧室II的气体为空气和燃料混合的可燃混合气。
为使燃料和将进入燃烧室的空气流混合得更好，外喷嘴(4)安装于发动机进气口的外部正前方，且其燃料喷射速度及喷射角度可调。
附图说明    图1为本发明超燃冲压发动机的结构示意图，图2为本发明安装在飞行器上的结构示意图。其中：I为进气道、II为燃烧室、III为喷管、IV为咽喉、1为发动机外壳、2为支板、3内喷嘴与火花塞、4为外喷嘴、5为飞行器。
具体实施方式    下面结合附图对发明做进一步说明。
如图1所示，本发明的超燃冲压发动机由外壳(1)、支板(2)、内喷嘴与火花塞(3)和外喷嘴(4)构成，外喷嘴(4)安装在压缩进气道I前方，距压缩进气道I末端有较长的距离，它喷出的燃料经过一段距离的扩散后与进入进气道I的高速空气流充分混合，然后进入燃烧室II，并与燃烧室II进口侧壁处或位于咽喉IV处的支板(2)的后半部分处的内喷嘴与火花塞(3)喷出的燃料进一步混合并被点燃，点燃产生的爆破气体通过喷管III，向后排出发动机，产生推力。
由于可燃混合气体点燃时，产生的爆振波很强，达到2000m/s，这就要求燃烧室进口气流速度大于6个马赫数，避免燃烧室火焰有可能向进气道传播造成热堵塞。
为避免混合可燃气在进气道内被点燃，燃烧室进口气流的静温必须低于燃料的自燃温度，这可通过调节进气道的进气流压缩比来实现。同时由于气体通过内腔时会在周围内壁处产生附面层气流，在进气道内壁、燃烧室进口内壁和支板(2)前半部分外壁处的附面层气流速度低，温度高，混合的可燃气体必须与附面层气流之间保持一定的隔离空隙，隔离空隙中燃料的浓度必须在其可燃极限贫限之下，这就要求外喷嘴(4)位置不能太偏向进气道内壁，最好在进气道的轴心线附近，且其燃料喷射速度及喷射角度可调。
当外喷嘴(4)位于发动机进气口的外部前方时，如图2所示，由于飞行器(5)的高速飞行，在飞行器(5)的外表面同样会产生高温的附面层气流，为避免外部的混合可燃气碰到高温附面层气流自燃，也要求混合的可燃气体必须与附面层气流之间保持一定的隔离空隙，隔离空隙中燃料的浓度必须在其可燃极限贫限之下，也就是要求外喷嘴(4)位置不能太偏向进气道内壁，最好在进气道的轴心线附近，且其燃料喷射速度及喷射角度可调。
本发明具有结构简单、成本低，燃料燃烧效率高等特点，可以减少燃烧室的长度并且提高了燃料与进入燃烧室的高速空气流混合效率。

Claims (3)

1.一种超燃冲压发动机，包括外壳(1)、支板(2)和内喷嘴与火花塞(3)，其外壳(1)包裹的内腔分成三部分：进气道I、燃烧室II和喷管III，进气道I和燃烧室II之间连接处较细，形成一个咽喉IV，支板(2)位于该咽喉IV处，内喷嘴与火花塞(3)位于燃烧室II前部的内壁和支板后部处，本发明的特征在于：在咽喉IV之前装有外喷嘴(4)，使外喷嘴(4)后部从进气道I进入燃烧室II的气体为空气和燃料混合的可燃混合气。
2.根据权利要求1所述的超燃冲压发动机，其特征是所述的外喷嘴(4)位于发动机进气口的外部正前方，且其燃料喷射速度及喷射角度可调。
3.根据权利要求1或2所述的超燃冲压发动机，其特征是所述的外喷嘴(4)安装于发动机内腔轴心线上或轴心线附近的位置。
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