[发明专利]一种基于轴向超音来流变几何风扇的宽速域冲压发动机

说明书

本发明公开的一种基于轴向超音来流变几何风扇的冲压发动机，属于冲压发动机技术领域。本发明包括进气道、轴向超音通流风扇动叶、变几何风扇静叶、前整流罩活门、后整流罩、双模态燃烧室、喷管调节机构、尾喷管。在前整流罩活门进口加装轴向超音通流风扇动叶、变几何风扇静叶。通过调整变几何风扇静叶安装角或同时调整轴向超音通流风扇动叶安装角和变几何风扇静叶安装角，使变几何风扇静叶具有轴向超音通流风扇模态、低反力度风扇模态两种模态，适应冲压发动机燃烧室对进口气流速度和压力的不同需求，改善冲压发动机低马赫数来流时推力不足的问题，拓宽冲压发动机高推力工作马赫数下限，实现涡轮发动机与冲压发动机模态转换时高推力的有效接力。

技术领域

本发明涉及一种冲压发动机，尤其涉及一种基于轴向超音来流变几何风扇的冲压发动机，属于冲压发动机技术领域。

背景技术

高马赫数飞行器具有突防能力强、生存性高等优势。面向未来空天一体化，发展可水平起降、重复使用、临近空间高超声速巡航的飞行器势在必行，而这其中的动力系统是重中之重。目前，单一循环动力存在一定的性能和适用短板，例如：涡轮发动机具有高比冲的优势，但在飞行高度大于20km或飞行马赫数超过3时很难提供推力；而冲压发动机可接受的飞行马赫数较高(亚燃冲压的马赫数可达4～5，超燃冲压马赫数可达5～8)，但机动能力差，且需助推加速解决低速起动问题；火箭发动机虽然不受空域和速域的限制，但比冲低，成本高。涡轮冲压组合发动机具有工作范围大，飞行速域宽的特点，其飞行高度可实现地面到40公里甚至更高，飞行速度可实现从静止状态到8马赫以上的高超音速。另外，通过对多种组合动力方案性能对比研究可知，涡轮冲压组合发动机具有推重比大、比冲高的性能特征，加之具有可重复使用能力强的特点，其更具发展前景。然而，涡轮冲压组合动力在马赫数2.5～3.5速度范围内会出现推力不足的情况，涡轮发动机有效工作马赫数“上不去”、冲压发动机有效工作马赫数“下不来”，从而难以实现涡轮到冲压模态转换过程中推力的有效接力，即存在“推力鸿沟”，这是高马赫数组合动力面临的首要难题。亟需研发一种新型冲压动力装置，以解决常规冲压发动机低速段推力性能不足的问题，拓宽高推力工作马赫数下限，从而实现涡轮冲压组合发动机涡轮模态与冲压模态推力的无缝衔接。

发明内容

为解决涡轮冲压组合发动机在进行模态转换时存在的推力鸿沟问题，本发明主要目的是提供一种基于轴向超音来流变几何风扇的宽速域冲压发动机，能够拓宽冲压发动机高推力工作马赫数下限，实现涡轮发动机与冲压发动机模态转换时高推力的有效接力。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：

本发明公开的一种基于轴向超音来流变几何风扇的宽速域冲压发动机，包括进气道、轴向超音通流风扇动叶、变几何风扇静叶、前整流罩活门、后整流罩、双模态燃烧室、喷管调节机构、尾喷管。前整流罩活门能够绕轴旋转，以调节风扇后超声速扩压段收缩程度。在前整流罩活门进口加装轴向超音通流风扇动叶、变几何风扇静叶。前整流罩活门与后整流罩调节机构共同调节进气道喉部面积，喷管调节机构用于调节喷管喉部通流面积。所述变几何风扇静叶在轴向超音通流模态下作为轴向超音通流风扇静叶使用，用于增加风扇出口气流的动能。所述变几何风扇静叶在低反力度风扇模态下作为内激波低反力度吸附式静叶使用，用于增加冲压发动机进气气流的总温、总压。所述双模态燃烧室在风扇轴向超音通流模态下作为超燃燃烧室使用。所述双模态燃烧室在低反力度风扇模态下作为亚燃燃烧室使用。