[实用新型]一种可实现隔离段流场结构观测的旋转爆震燃烧室

说明书

本实用新型涉及发动机技术领域，公开了一种可实现隔离段流场结构观测的旋转爆震燃烧室，主要由旋转爆震燃烧室和进气掺混模块组成；进气掺混模块为中空夹层结构，包括径向跑道型进气段、径向跑道型隔离段和燃料喷注模块；来流空气经径向跑道型进气段超音速喷管加速形成超声速气流进入径向跑道型隔离段内，并与燃料混合形成可燃气；高速可燃气在燃烧室内被起爆并形成高频高压旋转爆震波，高频高压旋转爆震波对来流产生扰动并形成激波结构，前传至径向跑道型隔离段。在径向跑道型隔离段流道两侧分别布置光学玻璃，通过在光学玻璃两侧布置相应光学观测设备，观测光路经光学玻璃通过隔离段流场，从而实现对隔离段流场波系结构的光学观测。

技术领域

本实用新型涉及发动机技术领域，具体涉及一种可实现隔离段流场结构观测的旋转爆震燃烧室。

背景技术

在旋转爆震发动机中，旋转爆震波在燃烧室中高速传播，频率达数千赫兹、峰值可达数兆帕，且燃烧室压力沿圆周方向存在显著的差异，形成高频周期性脉动压力。这种复杂恶劣的燃烧反压环境会影响燃料和氧化剂的喷注、混合过程。对于旋转爆震冲压发动机，这可能会直接影响到旋转爆震燃烧室入口处的流动过程，严重情况下会引起进气道壅塞、造成不起动。对于旋转爆震火箭发动机和旋转爆震涡轮发动机，旋转爆震燃烧反压与推进剂的流动、混合过程等相互耦合，对旋转爆震波的稳定传播有重要影响。因此，开展旋转爆震反压与来流相互作用研究，明晰旋转爆震反压对隔离段气流的影响，获取其中的波系结构、明晰隔离段波系结构随爆震波传播的演化特性，对于旋转爆震发动机，尤其是旋转爆震冲压发动机的高效、稳定工作有着重要意义。

现有技术中，通常采用隔离段来隔离旋转爆震反压对进气道来流的影响。目前的旋转爆震燃烧室构型主要分为两种，圆盘形和圆环形(圆筒形为圆环形的特殊构型，无内柱)。在旋转爆震发动机工作过程中，爆震波峰值压力高达数兆帕并沿燃烧室周向高频传播，其引起的强压力扰动必然会导致燃烧室入口来流流动状态发生变化，并在隔离段中形成复杂波系结构。对于隔离段波系结构的研究十分重要，但目前尚无有效方法实现对旋转爆震发动机隔离段波系结构的直接观测。

实用新型内容

基于以上问题，本实用新型提供一种可实现隔离段流场结构观测的旋转爆震燃烧室，通过将隔离段流道垂直于燃烧室轴向方向放置，有利于观测光路的布置及光学观测设备的放置；同时采用跑道型的旋转爆震燃烧室结构，等直段内隔离段沿径向方向的流通面积不发生变化，从而保证了隔离段内的气流状态稳定。该构型能够实现超音速来流条件下旋转爆震发动机隔离段流场结构的光学观测，为旋转爆震冲压发动机隔离段的光学观测提供方案。

为解决以上技术问题，本实用新型提供了一种可实现隔离段流场结构观测的旋转爆震燃烧室，主要由旋转爆震燃烧室和设置于旋转爆震燃烧室进口端的进气掺混模块组成，进气掺混模块与旋转爆震燃烧室的中心轴相垂直；旋转爆震燃烧室的横截面主要是由两个对向设置的半圆部分和连接两个半圆部分的跑道型等直段形成的跑道型结构；进气掺混模块为中空夹层结构，包括与旋转爆震燃烧室位于同一中心轴线的径向跑道型进气段、径向跑道型隔离段和燃料喷注模块；径向跑道型隔离段的出口端与旋转爆震燃烧室的内腔连通；径向跑道型隔离段对应的进气掺混模块的侧面位置为光学观测区，光学观测区对应的径向跑道型隔离段两侧壁均为光学玻璃；光学观测区两侧设置有纹影观测装置、阴影观测装置或摄影装置中的一种。

进一步地，径向跑道型隔离段的出口端与旋转爆震燃烧室进口端之间设置有将径向流动的气流转向旋转爆震燃烧室轴向流动的转接段。

进一步地，燃料喷注模块的燃料喷注位置位于径向跑道型隔离段出口端或径向跑道型隔离段与旋转爆震燃烧室面积扩张段。

进一步地，燃料喷注模块包括燃料腔和多个燃料喷孔，燃料喷孔连通燃料腔与径向跑道型隔离段出口端。

进一步地，燃料腔位于径向跑道型进气段内侧且靠近进气掺混模块中心位置。

进一步地，旋转爆震燃烧室内设置有内柱一，内柱一外壁与旋转爆震燃烧室的内壁形成壁面相互平行的跑道型夹层流道。