[发明专利]一种基于剪切气流和燃油喷射一体化的旋转爆震燃烧室

说明书

本发明公开了一种基于剪切气流和燃油喷射一体化的旋转爆震燃烧室，包括进气道、混气组件和主爆震燃烧室；进气道包含进气外管、进气内管和匀流板；混气组件包含混气外管、M个分流环、M+1个喷油环、M+1个溅油环、以及混气内管；主爆震燃烧室输入端设有和混气外管、混气内管相匹配输入外管、输入内管。燃油从喷油环的喷油孔均匀雾化喷出后喷至溅油板处形成油膜，从进气道流出的高速剪切气流将会对此油膜进行冲击，实现对燃油的二次雾化。本发明能够有效的解决液态燃料在旋转爆震发动机内的掺混雾化、爆震波压力回传以及回火等问题。

技术领域

本发明涉及航空技术领域，尤其涉及一种基于剪切气流和燃油喷射一体化的旋转爆震燃烧室。

背景技术

自然界中，燃烧波以缓燃和爆震两种形式存在。由于爆震近似等容燃烧，因此相较于传统发动机爆震具有更高的热循环效率以及热释放速率。而现阶段航空发动机推进能量供给方式主要采用的是爆燃方式。爆震给予未来航空发动机提供了一种新的可行性选择，因此将爆震燃烧方式应用于航空发动机内逐渐成为新的研究方向。

旋转爆震发动机具有主体结构简单、单次点火、比冲大、体积小以及推重比大等优点，因此连续旋转爆震发动机在近些年来受到广泛的关注。由于目前旋转爆震室的燃料大多为气态燃料，无法很好的应用于工程领域。专利CN110779042A公布了一种旋转爆震燃烧室及具有其的发动机，其设计为由呈空心筒状且两端相连的外套体与内柱构成，同时将二者的空隙内部设计为引流环道与爆震燃烧环道。燃料的输出端贯穿外环壁同时沿外套体周向喷入引流环道内，同时在燃烧环道内壁布置环形凹腔来实现爆震波的稳定，此结构有利于提高爆震燃烧的稳定性，同时对于气态燃料而言具有良好的掺混效果。但对于液态燃料而言，此结构的设计无法对燃油进行充分的雾化与掺混，不适合应用于液态燃料领域。专利CN110425045A，提出了一种新型的旋转爆震发动机。其在主爆震室内加入了点火芯，此点火芯与高压电源接通后会在燃烧室内产生大量的电流细丝同时还可产生众多的活性物质，通过此方式来提高反应的化学反应速率从而可以较好的点燃混气。但对于液态燃料而言，其起爆的本身能量需求较大，加入活性物质而不对液态燃料进行良好的雾化，依然无法很好的起爆主爆震室。专利CN107605600A提供了一种预混喷注的旋转爆震发动机装置。燃料与氧化剂在喷入主爆震室前喷入预混腔内进行混合。在集气腔下游的喷气装置沿周向与径向分的喷孔间加入冷却槽，让带有冷却槽的喷气装置区阻止压力回传与回火现象。该方案在一定程度上解决了预混旋转爆震发动机内的压力回传及回火问题，而预混方案则可较好的保证了发动机机的工作稳定性，同时提升了发动机的性能。但采用冷却液解决回火问题的方式具有一定的局限性，而采用非预混喷注，可以避免主爆震室的回火问题。合理的解决非预混喷注的燃料掺混问题，可以更好的提升发动机的性能。专利CN110578603A提出了一种基于煤油的盘式旋转爆震涡轮发动机设计，主要包括内芯体、压气机端盖、单极涡轮转子、单极涡轮静子等。此爆震发动机采用液态煤油作为其燃料，其中对于燃油的雾化通过旋流器叶片与喷油环共同作用来进行燃油雾化与掺混。该发动机的设计具有结构简单，燃烧效率高等优点。但其旋流器叶片的存在在一定程度上增加了整体的总压损失，对于整体发动机性能而言是一个不利因素。

制约液态燃料旋转爆震发动机的关键技术在于：在环腔爆震室内，液态燃料需达到良好的雾化效果及与气态氧化剂的掺混效果。传统燃烧室的的燃油雾化掺混结构无法很好的适用于圆环结构的旋转爆震发动机内。因此需设计出一种新型的、适用于环腔的混气组件，此结构需既可以解决主爆震室的压力回传、回火等问题，同时又可以解决燃油的雾化及掺混问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种基于剪切气流和燃油喷射一体化的旋转爆震燃烧室。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种基于剪切气流和燃油喷射一体化的旋转爆震燃烧室，包括进气道、混气组件和主爆震燃烧室；