[发明专利]激波诱燃冲压发动机以及激波诱燃冲压发动方法

说明书

本发明公开了一种激波诱燃冲压发动机以及激波诱燃冲压发动方法，该发动机包括：变楔面三维侧压进气道、燃料喷注器、燃烧室、尾喷管。变楔面三维侧压进气道包括上壁面和侧壁面，所述上壁面包括第一楔面和第二楔面，所述第二楔面的斜率大于所述第一楔面的斜率，所述侧壁面为内收式结构，所述侧壁面与所述上壁面之间为弧面过渡连接。燃料喷注器被设置在所述第一楔面，燃烧室与所述变楔面三维侧压进气道相连通，所述燃烧室不具有所述燃料喷注器。尾喷管与所述燃烧室相连通。该激波诱燃冲压发动机采用爆震形式组织燃烧，燃烧距离更短且燃料与气体的混合以及燃烧更加充分，使得燃烧室的长度可以设计的更短，并且能够大大提高发动机推动性能。

技术领域

本发明涉及吸气式高超声速推进技术领域，特别是涉及一种激波诱燃冲压发动机以及激波诱燃冲压发动方法。

背景技术

高超声速推进技术是发展高超声速飞行器的核心关键技术。超燃冲压发动机是实现高超声速飞行的最佳动力装置。图1是目前常规的超燃冲压发动机的结构示意图。该超燃冲压发动机包括进气道11、燃烧室12、尾喷管13。燃烧室12中具有用于喷射燃料的燃料喷注器12a。该常规的超燃冲压发动机的工作原理是高速来流进入进气道11后受到来自上壁楔面的压缩，产生激波。压缩后的激波进入燃烧室12，燃烧室12前端设置的燃料喷注器12a喷射燃料，使燃料和进入燃烧室12的气体混合点火，燃烧产物通过燃烧室12后面的尾喷管12排出，产生推力。该混合点火过程以爆燃波的形式完成。爆燃波以亚声速传播，通过分子扩散或湍流运输点燃可燃气体，爆燃波的传播速度会在一定范围内连续变化。

该常规的超燃冲压发动机的缺点如下：高速气流在燃烧室内的驻留时间很短，这种缓慢的燃烧扩散导致燃料和气体在燃烧室内无法充分混合并完全燃烧，极大地影响了发动机的推进性能。如果要让燃料和气体在燃烧室内尽可能充分混合并完全燃烧，现有的方法是设计较长的燃烧室，但该方法会造成发动机的结构急剧增大，冷却系统也需要增大，会极大地影响飞行器整体性能。马赫数越大，这种影响就越显著。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种激波诱燃冲压发动机以及激波诱燃冲压发动方法，其采用爆震形式组织燃烧，燃烧距离更短且燃料与气体的混合以及燃烧更加充分，使得燃烧室的长度可以设计的更短，并且能够大大提高发动机的推动性能。

为实现上述目的，本发明提供了一种激波诱燃冲压发动机，所述激波诱燃冲压发动机包括：变楔面三维侧压进气道、燃料喷注器、燃烧室、尾喷管。变楔面三维侧压进气道包括上壁面和侧壁面，所述上壁面包括第一楔面和第二楔面，其中，所述第二楔面的斜率大于所述第一楔面的斜率，所述侧壁面为内收式结构，所述侧壁面与所述上壁面之间为弧面过渡连接。燃料喷注器被设置在所述第一楔面，用于在所述高超声速来流进入所述变楔面三维侧压进气道时喷射燃料。燃烧室与所述变楔面三维侧压进气道相连通，所述燃料与所述高超声速来流的混合物通过燃烧室充分燃烧，所述燃烧室不具有所述燃料喷注器。尾喷管与所述燃烧室相连通，用于排出所述燃烧室的燃烧产物从而产生推动力。

在一优选的实施方式中，所述燃料喷注器为横向阵列悬臂式喷注器。

在一优选的实施方式中，所述燃烧室的入口处相对地设置有两个斜劈面稳焰支板，其中一个所述斜劈面稳焰支板与所述上壁面位于所述燃烧室内腔的同一侧。

在一优选的实施方式中，所述尾喷管为外扩结构。

在一优选的实施方式中，所述激波诱燃冲压发动机还包括：底部整流罩，其位于所述变楔面三维侧压进气道、所述燃烧室以及所述尾喷管的底部，与所述变楔面三维侧压进气道的所述侧壁面之间为弧面过渡连接，所述底部整流罩用于减少飞行器飞行过程中受到的阻力。