[发明专利]混合燃烧器组件和操作方法

说明书

本公开提供一种用于推进系统的混合燃烧系统以及操作方法。混合燃烧系统限定径向、周向以及与沿纵向延伸的推进系统所共有的纵向中心线。混合燃烧系统包括旋转爆震燃烧(RDC)系统，旋转爆震燃烧系统包括环形外壁和环形内壁，环形外壁和环形内壁与纵向中心线同心且共同限定RDC室和RDC入口，RDC系统包括位于RDC入口处由喷嘴壁限定的喷嘴。喷嘴入口配置成接收氧化剂流。喷嘴限定位于喷嘴入口与喷嘴出口之间的喉道，其中喷嘴限定会聚‑扩张型喷嘴。混合燃烧系统包括：内衬，内衬大体上沿纵向延伸；外衬，外衬沿纵向延伸并且沿径向设置在内衬的外部；舱壁，舱壁设置在内衬和外衬的上游端处，以及燃料歧管组件，燃料歧管组件至少部分延伸穿过舱壁。

技术领域

本发明主题大体上涉及一种用于推进系统中的连续爆震(continuousdetonation)系统。

背景技术

许多推进系统，例如燃气涡轮发动机均基于布雷顿循环(Brayton Cycle)，其中空气以绝热方式压缩、在恒定压力下加热、产生的热气在涡轮中膨胀，并且在恒定压力下排热。之后，可将超出驱动压缩系统所需之外的能量用于推进或其他功。所述推进系统大体上依赖于爆燃(deflagrative combustion)来燃烧燃料空气混合物并且产生在燃烧室内以相对低速和恒定压力行进的燃烧气体产物。尽管基于布雷顿循环的发动机已经通过稳定提高部件效率以及提高压力比和峰值温度而达到了较高的热力效率水平，但仍需进一步改进。

因此，现已致力于通过改变发动机结构以使得燃烧在连续或脉冲模式下以爆震形式发生来提高发动机效率。脉冲模式设计涉及一个或多个爆震管，而连续模式基于单个或多个爆震波在其中旋转的几何形状，通常为环状。对于这两种模式，高能点火会引爆燃料空气混合物，进而转变成爆震波(即紧密连通到反应区域的快速移动冲击波)。相对于反应物的声速，爆震波以大于声速的马赫数范围(例如4到8马赫)行进。燃烧产物以相对于爆震波的声速和显著升高的压力紧随爆震波行进。所述燃烧产物之后可以通过喷嘴排出以产生推力或使涡轮旋转。对于各种旋转爆震系统，防止回流到旋转爆震区上游的较低压力区域的任务已经通过向燃烧室内提供急剧压力降而得到了解决。但是，这可能会降低旋转爆震燃烧系统的效率优势。

所属领域中的普通技术人员已知，燃烧室几何形状是由预期爆震单元尺寸所限定的，所述预期爆震单元尺寸基于燃料氧化剂混合物以及此混合物的压力、温度和化学计量比。燃料氧化剂混合物、压力、温度和化学计量比(例如，在推进系统的各种操作条件下)的各种组合通常致使旋转爆震燃烧系统在多个操作条件下效率低下。

因此，需要一种推进系统和燃烧系统，所述推进系统和燃烧系统可受益于旋转爆震燃烧系统，同时在多个操作条件下维持多个压力和温度下的可操作性和效率。

发明内容

本发明的方面和优点将部分地在以下说明中阐明，或根据所述说明可显而易见，或可以通过实施本发明了解到。