[发明专利]一种封闭空间中斜爆震波驻定稳定性增强方法

说明书

本发明公开了一种封闭空间中斜爆震波驻定稳定性增强方法，涉及吸气式高超声速飞行器技术领域，具体方案为：在封闭空间的内壁面设置一层斜爆震波抑制介质，抑制介质为不可燃气体；本发明提供了一种封闭空间中斜爆震波驻定稳定性增强方法，抑制或削弱斜爆震波在壁面的马赫反射，防止流动壅塞，增强斜爆震波的驻定稳定性。

技术领域

本发明涉及吸气式高超声速飞行器技术领域，更具体地说，它涉及一种封闭空间中斜爆震波驻定稳定性增强方法。

背景技术

斜爆震燃烧组织方法是高马赫数飞行中的一种新型燃烧组织方法，通过激波发生装置(如，斜劈、锥体等)来实现斜爆震的起爆，如图1所示。制约斜爆震燃烧组织方法的关键问题之一是斜爆震波的驻定稳定性。研究表明，在封闭空间内(如燃烧室)，斜爆震波极易在壁面发生马赫反射，造成流动壅塞，从而导致斜爆震波驻定失稳，并向上游传播。

现有技术中，使用斜爆震波恰好入射到尾喷管入口上沿处来避免发生马赫反射，如图1所示，但要实现宽速域内斜爆震波的这种精确控制是十分困难的。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种封闭空间中斜爆震波驻定稳定性增强方法，抑制或削弱斜爆震波在壁面的马赫反射，防止流动壅塞，增强斜爆震波的驻定稳定性。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种封闭空间中斜爆震波驻定稳定性增强方法，在封闭空间的内壁面设置一层斜爆震波抑制介质，抑制介质为不可燃气体。

采用上述方案，通过在封闭空间的内壁面附近设置抑制介质，形成不可燃气流，从而使斜爆震波入射到壁面附近时衰减为惰性激波，从而抑制或削弱马赫反射，防止流动壅塞，增强斜爆震波的驻定稳定性。

作为一种优选方案，抑制介质的设置方法为在封闭空间的内壁面设有喷射不可燃气体的装置。

在上述优选方案中，可通过沿封闭空间的内壁面敷设管路，然后将管路出口设置在内壁面的附近，通过该管路喷射不可燃气体，以实现将斜爆震波衰减为惰性激波。

作为一种优选方案，斜爆震波发生装置的可燃气体喷射口集中于封闭空间的中部，使得封闭空间的内壁面附近不可燃气体浓度高于可燃气体。

在上述优选方案中，基于具体应用场景，在封闭空间的中部位置设置可燃气体喷射口，在靠近封闭空间的内壁面处不设置可燃气体喷射口，或不供应燃料，能够在下游较远距离处形成近壁不可燃气流，斜劈在远离壁面的预混气流中起爆斜爆震波，当斜爆震波入射到近壁不可燃气流中时，衰减为惰性激波，波角减小，从而达到抑制或削弱马赫反射的目的，防止流动壅塞，增强了斜爆震波的驻定稳定性。

一种封闭空间中斜爆震波驻定稳定性增强装置，基于上述的封闭空间中斜爆震波驻定稳定性增强方法，包括燃烧室和位于燃烧室内的斜爆震波发生装置，斜爆震波发生装置包括阵列喷管和激波发生装置，阵列喷管包括若干阵列单元，一个阵列单元包括喷管入口和喷管出口的空腔段，相邻阵列单元共用一个隔板，相邻空腔段中气体的流动方向平行，喷管出口处的隔板上平行于喷管出口气流方向设置有燃料喷出口，靠近燃烧室内壁面的若干阵列单元的燃料喷出口不供应燃料或不设置燃料喷出口；激波发生装置位于阵列喷管的下游位置。

如图2所示，阵列喷管由若干阵列单元组成，喷管入口气流为高焓空气。在阵列喷管出口处，每一个阵列单元之间的隔板上平行于喷管出口气流方向喷入燃料(如，氢气)。于是，从阵列喷管出口处开始形成空气和燃料的混合层。随着流向距离的增大，混合层不断发展，最终在下游较远距离处形成接近均匀的预混气流。当阵列喷管靠近壁面附近的若干个单元不供应燃料时，则可在下游较远距离处形成近壁不可燃气流。斜劈在远离壁面的预混气流中起爆斜爆震波，当斜爆震波入射到近壁不可燃气流中时，衰减为惰性激波，波角减小，从而达到抑制或削弱马赫反射的目的，防止流动壅塞，增强了斜爆震波的驻定稳定性。

综上所述，本发明具有以下有益效果：