[发明专利]一种液态航空煤油预先高速雾化的冲压发动机

说明书

本发明公开了一种液态航空煤油预先高速雾化的冲压发动机，包括：分流锥、进气道壁面、燃烧室壁面、尾喷管壁面、储油箱和输油管；其中，所述分流锥通过所述输油管与所述储油箱相连接；所述进气道壁面、所述燃烧室壁面和所述尾喷管壁面依次相连接；所述分流锥和所述储油箱作为一部分设置于所述进气道壁面、所述燃烧室壁面和所述尾喷管壁面形成的空腔内；所述分流锥和所述进气道壁面之间形成进气道，所述分流锥和所述燃烧室壁面之间形成燃烧室流道，所述分流锥和所述尾喷管壁面之间形成尾喷管流道，所述进气道、所述燃烧室流道和所述尾喷管流道依次相连通；所述分流锥的顶部开设有进气孔。本发明提升了冲压发动机经济性及安全性。

技术领域

本发明属于冲压发动机领域，尤其涉及一种液态航空煤油预先高速雾化的冲压发动机。

背景技术

随着对飞行器速度要求的不断提高，传统的涡轮喷气发动机已不能满足对推力的需求。而冲压发动机没有压气机、涡轮等转动部件，它是利用高速来流在进气道中滞止，将动能转化为压力能，完成压缩过程。因此冲压发动机以其推重比大、部件简单以及超声速飞行时经济性能好等特点，成为超声速和高超声速飞行器的首选。

目前冲压发动机多采用固体燃料，此类发动机的控制困难，工作时间受限，同时固体燃料储存困难，成本极高；以液氢为燃料的冲压发动机，安全性能又受到很大限制。航空煤油是一种热值高、储存简单、安全性能高且经济性好的燃料。但是液态航空煤油的燃烧反应需经过喷射、破碎、雾化以及蒸发后才能进行，同时液态航空煤油的点火延迟时间也相对较长，而冲压发动机燃烧室中气流速度极快，因此燃料的驻留时间极短，这就限制了航空煤油在冲压发动机中的应用，增加了设计难度。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种液态航空煤油预先高速雾化的冲压发动机，预先高速雾化的工作模式提升了冲压发动机经济性及安全性。

本发明目的通过以下技术方案予以实现：一种液态航空煤油预先高速雾化的冲压发动机，包括：分流锥、进气道壁面、燃烧室壁面、尾喷管壁面、储油箱和输油管；其中，所述分流锥通过所述输油管与所述储油箱相连接；所述进气道壁面、所述燃烧室壁面和所述尾喷管壁面依次相连接；所述分流锥和所述储油箱作为一部分设置于所述进气道壁面、所述燃烧室壁面和所述尾喷管壁面形成的空腔内；所述分流锥和所述进气道壁面之间形成进气道，所述分流锥和所述燃烧室壁面之间形成燃烧室流道，所述分流锥和所述尾喷管壁面之间形成尾喷管流道，所述进气道、所述燃烧室流道和所述尾喷管流道依次相连通；所述分流锥的顶部开设有进气孔。

上述液态航空煤油预先高速雾化的冲压发动机中，所述分流锥包括锥壁和燃油雾化器；其中，所述锥壁的尖部开设有若干个进气孔；所述锥壁的内部形成集气腔；所述锥壁的内部设置有燃油雾化器，所述锥壁开设有与燃油雾化器相对应的直射式喷孔，所述燃油雾化器通过直射式喷孔与燃烧室流道相连通；所述燃油雾化器通过所述输油管与所述储油箱相连接。

上述液态航空煤油预先高速雾化的冲压发动机中，所述燃油雾化器包括若干个拉瓦尔喷管；其中，所述直射式喷孔的数量与所述拉瓦尔喷管的数量相一致；每个拉瓦尔喷管构成一个圆形的半径，每个拉瓦尔喷管的一端位于圆心位置；每个拉瓦尔喷管与相对应的直射式喷孔相连接。

上述液态航空煤油预先高速雾化的冲压发动机中，所述进气道进口马赫数为2～5，直射式喷孔注入的燃油与燃烧室流道中的空气的动量比为10～100。

上述液态航空煤油预先高速雾化的冲压发动机中，进气道的直径Φa与尾喷管壁面外径Φb之比为0.5～0.8；进气道长度La与燃烧室流道的长度Lb之比为0.65～0.95。

上述液态航空煤油预先高速雾化的冲压发动机中，进气孔与直射式喷孔直径之比为5～10。

上述液态航空煤油预先高速雾化的冲压发动机中，分流锥角度θ为15°～30°。