[发明专利]用于旋转爆震发动机的部分预混预蒸发双通道喷注装置

说明书

本发明公开了一种用于旋转爆震发动机的部分预混预蒸发双通道喷注装置，包括前端法兰、外环、内环、导流筒、喷油环和旋流器。导流筒将通道划分为两个通道：大流量通道作为主流空气通道，通过喉道直接连接旋转爆震燃烧室；小流量通道作为预混预蒸发通道，使液体燃料在通道内提前蒸发并与通道内空气来流进行初步掺混；旋流器进一步增强预混预蒸发通道内混气的周向掺混效果，通道出口位于喉道上游，通过导流筒末端的喷射孔实现预混气与主流空气的进一步掺混。本发明有效地缩短了液体燃料与空气的掺混距离，使得液体燃料与空气在主燃烧室内的掺混效果增强；同时有效地阻止燃烧室内火焰向上游回传，实现旋转爆震发动机的稳定工作。

技术领域

本发明涉及航空技术领域，是一种用于旋转爆震发动机的部分预混预蒸发双通道喷注装置。

背景技术

旋转爆震发动机是一种采用爆震燃烧产生推力的新型发动机，与传统爆燃燃烧相比，爆震燃烧通过前导激波压缩反应物产生化学反应，其火焰传播速度可以达到千米每秒的量级，燃料在燃烧过程中可以更快速地释放热量，所以爆震燃烧具有更高的燃烧效率。目前旋转爆震发动机主要采用环形燃烧室，旋转爆震波在环形燃烧室内沿周向进行传播，由于燃料和氧化剂的喷注方向与旋转爆震波的传播方向相互垂直，爆震波在单次点火后就可以保持连续稳定传播，因此旋转爆震发动机具有较高的工作频率高。另外，由于爆震燃烧是典型的增压燃烧过程，相比于传统航空发动机来说，旋转爆震发动机更具有结构简单、尺寸小等优点，因此发动机可以应用到导弹、高速飞行器以及辅助动力装置上。

目前，针对旋转爆震发动机模型的研究主要以气体燃料为主，燃料与氧化剂的喷注主要采用分开喷注的方式，燃料与氧化剂在爆震燃烧室内边喷注边掺混边燃烧，但这一喷注方式在燃料挥发性较差时极易造成燃料与氧化剂的掺混不均匀，对于爆震波的稳定传播存在较大的影响。当燃料为液体燃料，燃料在与氧化剂的均匀混合之前还额外需要经历雾化、蒸发的过程，相对于旋转爆震燃烧室的工作特性，这一过程需要较长的时间以及较大的空间，如果采用上述掺混方法会增大燃料在燃烧室内的掺混长度，增大新鲜混气高度，这对爆震波在燃烧室内的传播特性以及爆震发动机的性能均有不利的影响。

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，提供一种用于旋转爆震发动机的部分预混预蒸发双通道喷注装置，该装置位于旋转爆震发动机内部，用于连接高压进气通道与旋转爆震发动机主燃烧室。该装置通过液体燃料与部分高压来流提前掺混的方式，使得液体燃料可以在进入爆震燃烧室与主流空气掺混之前提前蒸发，这一措施可以有效地缩短液体燃料与主流空气在爆震燃烧室内的掺混距离，提升液体燃料与空气的掺混效果，这有利于减弱掺混不均匀现象对爆震波稳定性的影响；同时，该装置合理地利用了发动机内部的空间，减少了爆震发动机的尺寸，对于控制发动机流量也具有较为积极的作用；另外，由于预混预蒸发通道内混气的当量比较高，该装置可以有效地降低爆震波回传带来的不利影响。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

用于旋转爆震发动机的部分预混预蒸发双通道喷注装置，包括前端法兰、外环、内环、导流筒和喷油环；

所述前端法兰包含法兰本体、第一连接管、第二连接管和连接盘；

所述法兰本体的中心设有供所述第一连接管穿过的通孔，所述第一连接管设置在所述法兰本体中心的通孔中、和所述法兰本体同轴固连；

所述连接盘为一端开口一端封闭的空心圆柱体，且所述连接盘的封闭端设有用于和所述第二连接管相连的通孔；所述第二连接管套在所述第一连接管外、和所述第一连接管同轴，所述第二连接管的一端和所述连接盘封闭端在其通孔处同轴固连、另一端和所述法兰本体的一个端面同轴固连，且所述第二连接管和所述连接盘的连接处平滑过渡；

所述法兰本体在第一连接管、第二连接管之间周向均匀设有若干通气孔；

所述外环为一端开口另一端封闭的空心圆柱体，且所述外环的封闭端中心设有通孔，所述外环的开口端和所述前端法兰连接盘的开口端对应密闭相连；