[发明专利]一种基于斜爆震实验的可变斜劈边界层泄流高度的装置

说明书

本发明属于斜爆震实验技术领域，特别涉及一种基于斜爆震实验的可变斜劈边界层泄流高度的装置，解决了现有结构解决边界层造成的斜爆震提前起爆、爆震波前传问题时，大多基于孔状主动抽吸，结构复杂的问题。该装置的特殊在于：主体结构包括主体结构板及固连在其右端外侧上方的悬臂；主体结构板前后两端对称设置有上面设有多行定位滑槽的泄流槽高度定位外板；调节结构包括斜劈和调节框；斜劈左端为楔形结构，右端为平板状结构；平板状结构前后两端对称设置有上面设有多行螺纹通孔的泄流槽高度定位内板；调节框固连在平板状结构的上方且套装在悬臂上；将不同行定位滑槽和螺纹通孔连接，实现对斜劈平面与主体结构板下板面间距离即泄流槽高度的调整。

技术领域

本发明属于斜爆震实验技术领域，特别涉及一种基于斜爆震实验的可变斜劈边界层泄流高度的装置。

背景技术

爆震是一种高马赫数领域中具有很大潜力的燃烧组织模式，斜爆震是基于斜劈诱导，其后产生激波，与燃烧波耦合后形成斜爆震波。斜爆震发动机是利用斜爆震燃烧组织模式产生推力的推进装置。相比其他类型的吸气式发动机，有其独特的自增压燃烧，燃烧速率快；近似定容燃烧，比定压燃烧有着更高的能量利用效率和热力循环效率，比冲性能高，可以进一步优化发动机的推力性能；因其没有传统意义上的燃烧室，只需斜劈诱导燃烧，有着更短的燃烧室、更小的结构质量和热防护压力，实现发动机结构的进一步简化和轻量化。简言之，将斜爆震作为高超声速飞行器的燃烧释热方式，有望突破目前吸气式发动机工作马赫数上限，会有无限的发展潜力。

在斜劈诱导斜爆震的过程中，斜劈前的边界层发展对于爆震波的形成和驻定有着很大的影响。杜鹏等^[1]通过对基于煤油燃料的斜爆震发动机数值模拟发现，激波与边界层的作用能够加速斜爆震的起爆过程。C.Li等^[2]通过氢气/空气混合气的数值模拟，研究了边界层对斜爆震结构的影响，发现边界层能够提高激波能量导致诱导区温度升高，使得斜爆震提前产生。王爱峰等^[3]通过氢气/空气的数值模拟研究了黏性和边界层对爆震结构的影响，黏性状态下爆震波角更小，爆震提前发生。可以看到，边界层对斜爆震波的形成有一定的促进作用，造成爆震提前发生，但有时会前传。

边界层抽吸，有助于爆震波的稳定驻定，避免前传等不利因素的出现。袁雪强等^[4]发明了一种将超燃与爆震相结合的高超声速飞行器，用于诱导斜爆震的斜劈表面设置有主动抽吸孔，抽吸阀门打开后能够抽吸波后产物，促进爆震波起爆和抑制爆震波前传。蔡晓东等^[5]发明了一种爆震稳定控制系统，通过对爆震波的实时监控来调整边界层抽吸位置，实现爆震波的动态稳定与高效燃烧。滕宏辉等^[6]提供了一种斜爆震发动机燃烧室喷管一体化控制方法及装置，在燃烧室壁面设置主动抽吸孔。以上发明均基于孔状主动抽吸，需动态检测与实时调整，结构较为复杂。

下面是对于上述背景技术中引用的引证文件的说明：

[1]杜鹏,薛瑞,王晨,等.基于煤油燃料的斜爆轰发动机性能数值模拟[J/OL].航空动力学报,2022,1-11.DOI:10.13224/j.cnki.jasp.20210670.

[2]Li C,Kailasanath K,Oran E S.Effects of boundary layers on oblique-detonation structures[C].Aerospace Sciences Meeting,2013.

[3]王爱峰,滕宏辉,赵伟,等.边界层对驻定斜爆轰结构和稳定性的影响[J].科学技术与工程,2013,13(23):6781-6787.

[4]袁雪强,刘卫东,刘世杰,林志勇,苗世坤,张海龙,张多.爆震燃烧室、超燃冲压发动机及高超声速飞行器[P].中国湖南省：CN113048516A,2021-06-29.