[发明专利]旋转爆震燃烧室及具有其的发动机

说明书

本发明公开了一种旋转爆震燃烧室及具有其的发动机，包括：呈空心筒状且两端连通的外套体，外套体的轴孔中设有呈柱状且沿外套体的长度方向布设的内柱，外套体与内柱之间的间隙构成引流环道和爆震燃烧环道，引流环道的进流端与氧化剂供给系统相连。外套体内设有第一喷注系统，第一喷注系统的进流端与燃料供给系统相连，第一喷注系统的输出端贯穿引流环道的外环壁并与引流环道的内腔连通以沿外套体周向将燃料喷入引流环道内。爆震燃烧环道的内环壁上设有用于稳定爆震燃烧火焰且呈环形的凹腔，凹腔由爆震燃烧环道的内环壁内凹形成。和/或爆震燃烧环道的外环壁上设有用于稳定爆震燃烧火焰且呈环形的凹腔，凹腔由爆震燃烧环道的外环壁内凹形成。

技术领域

本发明涉及航空发动机领域，特别地，涉及一种旋转爆震燃烧室。此外，本发明还涉及一种包括上述旋转爆震燃烧室的发动机。

背景技术

高超声速飞行器是实现高速突防、2小时全球到达、廉价进入空间的战略性高技术，其发展将改变未来战争形态，是21世纪航空航天技术新的制高点，其核心是高超声速推进技术。与传统的等压燃烧模式相比，爆震燃烧释热速度快、循环热效率高，具有更大的优势。连续旋转爆震是爆震发动机的一种实现形式，它通常采用环形燃烧室，只需要一次点火即可连续工作，能够提供稳定的推力，具有广阔的应用前景。

连续旋转爆震冲压发动机的原理可行性已获得充分验证，但该发动机的工程应用遇到了较大困难，目前的冲压旋转爆震试验都以氢气作为燃料，但是氢气难储存、体积能量密度小，不适合工程应用，液体煤油等碳氢燃料易储存、体积能量密度大，更适合于发动机的工程应用。但是煤油燃料的活性低，旋转爆震起爆和维持的难度很大，采用传统的环形等直燃烧室很难实现其旋转爆震高效燃烧，限制了旋转爆震冲压发动机的工程研制。

发明内容

本发明提供了一种旋转爆震燃烧室及具有其的发动机，以解决现有的旋转爆震冲压发动机不能采用煤油等低活性燃料作为爆震燃烧燃料的技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种旋转爆震燃烧室，用于低活性燃料旋转爆震稳定燃烧，旋转爆震燃烧室包括：呈空心筒状且两端连通的外套体，外套体的轴孔中设有呈柱状且沿外套体的长度方向布设的内柱，外套体与内柱之间的间隙构成供氧化剂和燃料混合成混合流的引流环道和供混合流进行旋转爆震燃烧的爆震燃烧环道，引流环道和爆震燃烧环道沿轴向依次设置且相连，且引流环道的进流端与用于供给氧化剂的氧化剂供给系统相连；外套体内设有第一喷注系统，第一喷注系统的进流端与用于供给燃料的燃料供给系统相连，第一喷注系统的输出端贯穿引流环道的外环壁并与引流环道的内腔连通，以沿外套体周向将燃料喷入引流环道内；爆震燃烧环道的内环壁上设有用于稳定爆震燃烧火焰且呈环形的凹腔，凹腔由爆震燃烧环道的内环壁内凹形成；和/或爆震燃烧环道的外环壁上设有用于稳定爆震燃烧火焰且呈环形的凹腔，凹腔由爆震燃烧环道的外环壁内凹形成。

进一步地，凹腔包括沿爆震燃烧环道径向布设的前壁、与前壁的内侧相交且沿爆震燃烧环道的长度方向延伸的底壁、与底壁相交的后壁；后壁位于前壁的下游且与前壁构成凹腔的侧壁；底壁构成凹腔的底面。

进一步地，凹腔的纵向剖面为直角梯形；前壁为直角梯形的直角边；底壁为直角梯形的底边；后壁为直角梯形的斜边。

进一步地，前壁的高度为0.5倍～2倍爆震燃烧环道的高度；底壁的长度为4倍～10倍前壁的高度；后壁与底壁之间的夹角为15°～75°。

进一步地，最靠近引流环道出流端的凹腔距爆震燃烧环道进流端端面的距离为0倍～2倍旋转爆震产生的旋转爆震波的高度。

进一步地，爆震燃烧环道的内环壁上设有多个凹腔，多个凹腔沿爆震燃烧环道的长度方向依次间隔设置；和/或爆震燃烧环道的外环壁上设有多个凹腔，多个凹腔沿爆震燃烧环道的长度方向依次间隔设置。