[发明专利]一种旋转凹腔激波聚焦爆震燃烧装置

说明书

本发明公开了一种旋转凹腔激波聚焦爆震燃烧装置，属于发动机技术领域。包括进油管、燃烧室外壁、电动机、燃烧室外壁壁面喷嘴、燃烧腔、燃烧室内壁、燃烧室内壁壁面喷嘴、燃油喷嘴、进气室外壳和进气室；利用燃烧室内壁旋转使燃烧室内壁外缘筒壁上呈周向均匀排布的喷嘴与对应位置燃烧室外壁周向均匀排布的喷嘴周期性接通或关闭，产生稳定且频率可控的非定常激波和聚心高速射流，产生的非定常激波和聚心高速射流在燃烧室内壁结构下产生激波聚焦现象，进而产生爆震所需的高频可靠的高能点火源。本发明既能自发产生激波，也克服了基于激波聚焦原理的高频爆震起爆方式无法产生持续稳定高频爆震波的缺陷，结构更加简单，在工程应用中具有很大的优势。

技术领域

本发明属于发动机技术领域，更具体地，涉及一种旋转凹腔激波聚焦爆震燃烧室装置。

背景技术

脉冲爆震发动机作为一种基于脉冲式爆震波产生推力的新型动力装置，具有结构简单、推重比高等诸多潜在的性能优势，同时可以在更宽的飞行条件下使用，具有广阔的应用前景。而能否将其潜能充分发挥，最关键的技术就是如何产生高频可靠的爆震波。

对于脉冲爆震发动机来说，起爆方式主要分为两种：直接起爆和间接起爆。直接起爆指在点火瞬间达到起爆条件，直接发生爆炸现象，随后产生稳定自持的爆震波。但这需要极高的点火能量，对点火器的要求很高。间接起爆是一种利用爆燃转爆轰(DDT)起爆方式，但其所需点火距离长，点火成功率低。现有的研究表明，以上两种点火方式均为达到工程运用的标准，现迫切需要一种能产生高频稳定爆震波的点火方式。而从上世纪至今，激波聚焦现象逐渐被人们认知，其瞬间产生的局部高能区域满足爆震发动机的点火需求，所以人们想到了将激波聚焦现象运用于脉冲爆震发动机领域。但如何产生连续可靠的激波又成了一个技术难题。2001年以Levin为代表的的研究小组提出了一种基于激波聚焦原理的高频爆震起爆方式。这种激波聚焦起爆爆震波的方式不需要单独的激波发生装置，而是利用从凹面腔周围的环形喷管喷出的超声速射流在中轴线上聚心碰撞形成激波，在凹面腔反射、聚焦起爆爆震波的。但其存在的问题是无法产生连续可靠的高频爆震波，这也是这项技术亟需解决的问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种旋转凹腔激波聚焦爆震燃烧装置，其目的在于利用燃烧室内壁旋转使燃烧室内壁外缘筒壁上呈周向均匀排布的喷嘴与对应位置燃烧室外壁周向均匀排布的喷嘴周期性接通或关闭，产生稳定且频率可控的非定常激波和聚心高速射流，产生的非定常激波和聚心高速射流在燃烧室内壁结构下产生激波聚焦现象，进而产生爆震所需的高频可靠的高能点火源，由此解决传统激波聚焦点火不稳定的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种旋转凹腔激波聚焦爆震燃烧装置，包括进油管、旋转燃烧室、燃油喷嘴和进气室外壳，所述进气室外壳的一端设有进气入口，其另一端同轴嵌套连接于所述旋转燃烧室，所述旋转燃烧室与所述进气室外壳构成进气室，所述旋转燃烧室包括燃烧室外壁、燃烧室内壁和电动机；

所述燃烧室内壁同轴周向设置于所述燃烧室外壁开口处的内表面，所述燃烧室内壁的凹腔构成与所述燃烧室外壁开口方向相同的燃烧腔；所述电动机设置于所述燃烧室外壁与所述燃烧室内壁合围的腔室内；

所述燃烧室内壁的壁面沿周向设有多个燃烧室内壁壁面喷嘴，所述燃烧室外壁的壁面周向设有与所述燃烧室内壁壁面喷嘴对应的多个燃烧室外壁壁面喷嘴；所述燃烧室外壁壁面喷嘴与所述燃烧室内壁壁面喷嘴的张角相同且连通时形成射流通道；

所述电动机的输出轴连接于所述燃烧室内壁，用于带动所述燃烧室内壁贴合于所述燃烧室外壁的内表面旋转以使所述燃烧室内壁壁面喷嘴与燃烧室外壁壁面喷嘴连通或错位不连通，从而实现所述射流通道的接通或关闭；

所述进油管由所述进气室外壳外部经所述进气室、所述燃烧室外壁和所述电动机转轴后连接于位于所述燃烧腔内的所述燃油喷嘴。