[发明专利]一种超燃冲压发动机

说明书

技术领域

本发明涉及发动机设计技术领域，更具体地说，涉及一种超燃冲压发动机。

背景技术

随着超燃冲压发动机中一些关键技术的日臻成熟，该类发动机的工程化脚步也越来越近。但是，仍存在一些难以突破的技术瓶颈，如发动机点火、燃烧室火焰稳定、火焰逆传等，而燃料的穿透深度、混合效果是影响上述问题的主要因素之一，并且随着近年来大尺寸发动机需求的出现，更高的燃料穿透深度就显得尤为重要。同时，更高的燃料穿透深度也可以降低发动机壁面热防护的压力。

国内外已经开展了大量相关研究关于提高燃料穿透深度的壁面辅助方案，其中采用的壁面辅助手段为斜坡式涡流发生器。请参考图1，图1为现有技术中斜坡式涡流发生器，斜坡涡流发生器10为具有斜坡的梯形结构，斜坡高度高于边界层厚度，喷孔20位于斜坡后缘，燃料沿水平喷注，由于斜坡高度较高，导致喷孔具有一定的法向高度，加上斜坡后缘诱导出来流向涡对的抬举作用，因此可以实现提高燃料的穿透深度。

为了诱导出流向涡对，斜坡喷注方式展向尺寸大，为了使燃料进入主流，因此其法向高度高，造成斜坡前缘会产生较强的斜激波，给超声速流带来很大的流动损失；并且其喷注方向沿流向，不利于燃料进入到更高的主流。现有技术中还有一种喷注方向垂直于流向的方式，也容易造成能量的损失。

综上所述，如何提供一种流动能量损失少的超燃冲压发动机，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种超燃冲压发动机，该超燃冲压发动机的燃料穿透深度高，且超声速流的流动损失小。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种超燃冲压发动机，包括发动机主体，还包括均设置于发动机主体壁面上的涡流发生器和喷孔，所述涡流发生器为具有坡面的三角翼辅助件，所述坡面朝向超声速来流的方向，所述坡面的高度小于所述超声速来流的边界层的高度；所述喷孔设置于所述涡流发生器的下流向位置。

优选的，所述坡面为斜面，所述斜面为等腰三角形斜面，所述等腰三角形斜面的对称轴投影至所述发动机主体壁面上的直线与所述超声速来流的方向平行。

优选的，所述喷孔设置于所述超声速来流经过所述涡流发生器后、在所述涡流发生器后部形成的流向涡对区域。

优选的，所述等腰三角形斜面的顶角角度范围为30度至60度。

优选的，所述喷孔设置于所述发动机主体壁面上的、所述涡流发生器双侧的所述流向涡对的尾迹区。

优选的，所述喷孔的喷出方向与所述涡流发生器前的所述超声速来流的方向的夹角为锐角。

优选的，所述坡面的高度为所述超声速来流的边界层的高度的25％至75％。

上述涡流发生器为三角锥结构，三角锥的一个侧面为朝向超声速来流的方向的坡面，此处的朝向并不是指该侧面垂直于超声速来流的方向，而是与超声速来流的方向具有一定的夹角，当超声速来流流经涡流发生器时，流体会被上述坡面影响而变向，同时在涡流发生器两侧各形成一个流向涡。另外，喷孔设置于涡流发生器的下流向位置具体指的是超声速来流的流动方向上相对于涡流发生器的下流向位置。

本发明所提供的超燃冲压发动机中的涡流发生器的高度小于超声速来流的边界层的高度，因此，涡流发生器总是浸没在边界层中，相比起尺寸大的斜坡，可以减小主流流动的损失，实现壁面喷注燃料在短时间短距离内进入主流。另外，上述涡流发生器的制作简单，成本较低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为现有技术超燃发动机中斜坡构型的发生器；

图2为本发明所提供的一种超燃冲压发动机的原理图；

图3为本发明所提供的一种超燃冲压发动机中涡流发生器的结构示意图；

图4为本发明所提供的一种超燃冲压发动机的侧视图。

上图1-4中：

10为斜坡涡流发生器、20为喷孔；

1为涡流发生器、2为喷孔、3为流向涡对、4为尾迹区。

具体实施方式