[发明专利]组合循环发动机

说明书

本发明提供了一种组合循环发动机，其包括：超音速进气机构，具有与外部连通的沿轴向敞开的第一气体入口；连续旋转爆震发动机，固定连接于超音速进气机构的下游；以及涡轮喷气发动机，固定连接于超音速进气机构的下游。其中，连续旋转爆震发动机和涡轮喷气发动机均与超音速进气机构受控连通以经由第一气体入口受控引入外部气体而进行工作。本发明的组合循环发动机能够在工作包线范围内完成模态转换，为飞行器提供稳定推力，进而使飞行器在大气层内实现5.0马赫以上的高超声速飞行且能够水平起飞降落。此外，基于采用了连续旋转爆震技术，提高了发动机比冲，提高了燃烧的热效率，并改善了发动机的经济性和可靠性。

技术领域

本发明涉及航空航天动力技术领域，尤其涉及一种组合循环发动机。

背景技术

最高飞行速度在马赫数5.0左右的临近空间高超音速飞行器拥有优越的高空高速特性、灵活的机动性、较高的突防概率等优势，具有十分重要的潜在军事价值。此外，随着导弹防御技术的进步，传统导弹的突防和生存能力也受到极大的威胁，急需通过高速推进装置来提高机动性。然而，此种类型的飞行器具有工作包线宽、飞行工况复杂多变等特点，单一类型的推进装置难以独立完成全部工作要求，因此，组合动力技术应运而生，并迅速引起人们的关注。目前研究较多的两类组合循环发动机是火箭冲压组合循环发动机和涡轮冲压组合循环发动机，前者因为没有有效利用大气中的氧而经济性差，且目前难以满足重复使用的要求，而对于后者，最大的问题在于模态转换，涡轮发动机的最高工作马赫数低于冲压发动机的有效起动马赫数，从而造成组合发动机从涡轮模态向冲压模态转换时，推力无法满足要求。

发明内容

鉴于背景技术中存在的问题，本发明的一个目的在于提供一种组合循环发动机，其能在工作包线范围内顺利完成模态转换，为飞行器提供稳定推力，进而使飞行器在大气层内实现5.0马赫以上的高超声速飞行且能够水平起飞降落。

本发明的另一个目的在于提供一种组合循环发动机，其提高了发动机比冲，解决了燃烧不稳定的问题，进而提高了燃烧的热效率，并改善了发动机的经济性和可靠性。

为了实现上述目的，本发明提供了一种组合循环发动机，其包括：超音速进气机构，具有与外部连通的沿轴向敞开的第一气体入口；连续旋转爆震发动机，固定连接于超音速进气机构的下游；以及涡轮喷气发动机，固定连接于超音速进气机构的下游。其中，连续旋转爆震发动机和涡轮喷气发动机均与超音速进气机构受控连通以经由第一气体入口受控引入外部气体而进行工作。

本发明的有益效果如下：

在根据本发明的组合循环发动机中，连续旋转爆震发动机和涡轮喷气发动机均与超音速进气机构受控连通，从而可在组合循环发动机的工作包线范围内顺利完成模态转换，为飞行器提供稳定推力，进而使飞行器在大气层内实现5.0马赫以上的高超声速飞行且能够水平起飞降落。此外，基于连续旋转爆震发动机采用了连续旋转爆震技术，提高了发动机比冲，解决了燃烧不稳定的问题，进而提高了燃烧的热效率，并改善了发动机的经济性和可靠性。

附图说明

图1是根据本发明的组合循环发动机的一工作模态的工作示意图，其中第二气体入口和第三气体入口均部分打开，且窗口处于关闭状态，箭头指示气流方向；

图2是图1中的连续旋转爆震发动机的燃料喷口的周向位置示意图；

图3是图1中的连续旋转爆震发动机的点火器的周向位置示意图；

图4是根据本发明的组合循环发动机的另一工作模态的工作示意图，其中第二气体入口关闭、第三气体入口打开且窗口处于向内引气状态，箭头指示气流方向；

图5是根据本发明的组合循环发动机的又一工作模态的工作示意图，其中第二气体入口打开、第三气体入口关闭且窗口处于关闭状态，箭头指示气流方向；