[发明专利]一种利用多自由度可变激波加速燃油雾化的超声速燃烧室

说明书

本发明涉及燃油快速雾化技术领域，尤其是涉及一种利用多自由度可变激波加速燃油雾化的超声速燃烧室，包括：多自由度激波发生器模块、外部驱动系统和燃烧室本体；所述多自由度激波发生器模块滑动安装于燃烧室本体的燃烧室上壁面；所述外部驱动系统固定安装于燃烧室本体的燃烧室上壁面；所述多自由度激波发生器模块与所述外部驱动系统连接；所述多自由度激波发生器模块在所述外部驱动系统的带动下在燃烧室上壁面进行横向滑动以实现位置改变；所述多自由度激波发生器模块通过改变自身激波结构的几何构型以实现激波位置、强度以及角度的多自由度调节。本发明采用多自由度可变激波结构来加速燃油雾化，提升燃油雾化性能的同时，拓展了适用工况。

技术领域

本发明涉及燃油快速雾化技术领域，尤其是涉及一种利用多自由度可变激波加速燃油雾化的超声速燃烧室。

背景技术

超燃冲压发动机为动力的飞行器速度可达到马赫数6到25，飞行高度可达到60km以上，因其在宽范围飞行马赫数下的优良性能，使它成为未来飞行器的首选推进系统形式，已经成为各航空航天大国动力研究的焦点。超声速燃烧室是超燃冲压发动机中最关键的部件，其性能最终决定了超燃冲压发动机技术的发展和走向。超声速燃烧室设计重点及难点之一就是燃油快速雾化技术。

现有的雾化技术主要分为被动混合增强方法与主动混合增强方法，包括壁面横向单孔/多孔射流、微小斜坡/涡流发生器、脉冲射流以及波形壁等。但是随着飞行环境的进一变化，上述技术已无法满足超声速燃烧室对燃油雾化性能的需求，尤其是对于宽速域飞行，要求根据飞行环境实时调节燃油雾化性能，这就需要研发出更加高效且具有可调性能的燃油雾化技术。现有技术中，激波发生器对促进横向射流流场的混合性能最有前途，因为其既能有效提高燃料穿透深度，又不会带来较大的总压损失。但是该技术未能突破飞行器对宽速域飞行的需求，因其只有在设计工况下才有优良的性能。

因此，针对以上技术不足，需要设计一种基于高效且具有宽适应性燃油雾化技术的超声速燃烧室。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用多自由度可变激波加速燃油雾化的超声速燃烧室，该燃烧室采用多自由度可变激波结构来加速燃油雾化，提升燃油雾化性能的同时，拓展了适用工况。

本发明提供一种利用多自由度可变激波加速燃油雾化的超声速燃烧室，其包括：多自由度激波发生器模块、外部驱动系统和燃烧室本体；所述多自由度激波发生器模块滑动安装于燃烧室本体的燃烧室上壁面；所述外部驱动系统固定安装于燃烧室本体的燃烧室上壁面；所述多自由度激波发生器模块与所述外部驱动系统连接；所述多自由度激波发生器模块在所述外部驱动系统的带动下在燃烧室上壁面进行横向滑动以实现位置改变；所述多自由度激波发生器模块通过改变自身激波结构的几何构型以实现激波位置、强度以及角度的多自由度调节。

优选的，所述多自由度激波发生器模块包括：内部驱动系统、前缘板、尾缘板以及激波发生器模块壁板；所述前缘板和尾缘板通过激波发生器铰链连接；所述前缘板通过前缘板压缩弹簧与前缘板移动导轨相连；所述前缘板移动导轨通过前缘板铰链与激波发生器模块壁板相连；所述尾缘板通过尾缘板压缩弹簧与尾缘板移动导轨相连；尾缘板移动导轨与激波发生器模块壁板固连；所述内部驱动系统用于带动前缘板绕前缘板铰链转动。

优选的，所述内部驱动系统包括：激波发生器驱动电机、激波发生器驱动电机底座和激波发生器驱动杆；所述激波发生器驱动电机通过激波发生器驱动电机底座与激波发生器模块壁板固定连接，所述激波发生器驱动电机通过激波发生器驱动杆与前缘板相连。

优选的，所述激波发生器模块壁板内嵌有激波发生器密封滑块导轨；激波发生器密封滑块通过激波发生器密封压缩弹簧与激波发生器密封滑块导轨相连。

优选的，所述激波发生器模块壁板设置有上游密封滑块与下游密封滑块；所述上游密封滑块与下游密封滑块内嵌在燃烧室上壁面，分别通过上游压缩弹簧和下游压缩弹簧与激波发生器模块壁板贴合。