[发明专利]超声速环流引射喷管

说明书

技术领域

本发明涉及空气动力学领域，具体而言，涉及一种超声速环流引射喷管。

背景技术

超声速引射器利用气流的引射效应，实现不同气流之间的质量、动量和能量的传递，获得特定的流场环境。超声速引射喷管是引射器的核心部件，一个理想的引射喷管应该具有结构简单、响应快速和性能优良等特点。常规一次流喷管仅靠湍流粘性力的作用与二次流混合，这种模式的混合速度较慢，需要混合管长度较长，因此改变主喷管形状，在一、二次流之间形成横向环流成为必然的选择。

Hans在美国专利US3467312中提出了一种星形构型的引射器喷管，该喷管的一次流喷管出口和二次流喷管入口均为的星形截面，两者匹配形成一个环形通道，使二次流在引射作用下进入混合室，同时对发动机起到冷却作用；此外，Hans在一次流喷管出口沿纵向中心线添加了旋流片，通过铰链固定，这样可以在实现发动机推力变向的同时抑制噪声，这些都是高超声速飞行器超声速喷管中需要的功能。

Jack Edward与Morgan Hill在专利US20060027679中提出了一种多重叶片式的引射器喷管，引射器喷管中心为一个收缩喷管，叶片由多个短喷管构成，并与中心喷管连通，短喷管构型经过设计可以与中心喷管相互影响，有效促进混合作用，中心喷管收缩段上设置了多个孔以促进引射器对二次流的诱导作用，引射器喷管整体被一个圆环套住，起到固定作用的同时也减少了引射器的噪声。

李立国，张靖周在文献“《航空用引射混合器》，国防工业出版社，2007”中公开了一种引射器设计方法，该方法将一次流喷管尾部四周薄壁弯曲成周期波瓣的形状，这样由于横向分量的作用在出口处波瓣两侧边形成流向涡，具有对流的性质，可以大大增强混合效率。但由于上述的一、二次流喷管多是套在一起，且为一个整体，形状相互匹配，从而形成环形通道，不仅加工难度大，而且耗费时间长。

发明内容

本发明旨在提供一种超声速环流引射喷管，其加工难度低，装配效率高。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种超声速环流引射喷管，包括：一次流喷管，用于形成超声速一次流；二次流喷管，为用于引入二次流的圆形通道；混合室，设置在二次流喷管的下游，用于混合一次流喷管所形成的超声速一次流和二次流喷管所形成的二次流，混合室的入口端套设在二次流喷管的出口端外，混合室的入口端设置有端盖，端盖连接在二次流喷管的外周壁和混合室的内壁之间；实验段，衔接在混合室下游；多个一次流喷管衔接在端盖上，且以二次流喷管的中心轴线为轴周向间隔设置在二次流喷管的外周。

进一步地，二次流喷管包括二次流通道，端盖固定连接在二次流通道的出口端端部，二次流通道通过端盖连通至混合室。

进一步地，二次流喷管包括二次流通道和固定连接在二次流通道出口端的衔接段，端盖固定连接在衔接段的出口端端部，一次流喷管设置在衔接段的外周。

进一步地，一次流喷管为矩形拉瓦尔喷管。

进一步地，矩形拉瓦尔喷管沿二次流喷管的轴向延伸并以其一个壁面贴设在二次流喷管的外周壁上，并且贴合点为矩形拉瓦尔喷管的与二次流喷管相配合的壁面的中点。

进一步地，矩形拉瓦尔喷管的内侧壁与二次流喷管的外周壁形状相匹配。

进一步地，矩形拉瓦尔喷管沿二次流喷管的轴向延伸并以其一个棱边贴设在二次流喷管的外周壁上，并且贴合点与二次流喷管的中心的连线相对于矩形拉瓦尔喷管的形成该棱边的两个相邻壁面均呈钝角。

进一步地，矩形拉瓦尔喷管同时沿二次流喷管的轴向和周向向二次流喷管的出口端延伸，多个一次流喷管的旋向和角度相同。

进一步地，端盖上沿周向均匀设置有多个开口，矩形拉瓦尔喷管固定连接在开口上。

进一步地，各开口内均固定设置有连接口，矩形拉瓦尔喷管固定连接在连接口上，且各连接口的与一次流喷管相连接的连接端端面相对于端盖的端面倾斜设置。

应用本发明的技术方案，将一次流喷管和二次流喷管分开设置，使一次流喷管套设在二次流喷管外，并在混合室内形成混合，从而产生超声速环流。由于一次流喷管和二次流喷管分开设置，因此在加工一次流喷管和二次流喷管时可以分开加工，不仅降低了加工难度和加工成本，而且提高了加工效率，有利于大批量生产。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的实施例的超声速环流引射喷管的结构示意图；