[发明专利]一种宽域冲压燃烧室及燃烧组织方法

说明书

本发明公开了一种宽域冲压燃烧室及燃烧组织方法，首先，燃料支板喷注孔喷注二次燃料，支板火箭工作，支板火箭喷射高温小分子射流，在其后方与空气来流及二次燃料混合，并在其后方的第一着火区燃烧，同时点燃二次燃料，在燃料支板喷注孔下游的第二着火区燃烧。然后支板火箭关闭，火箭支板喷注孔喷射二次燃料，与过量的空气来流混合流动，在支板火箭后方的第一着火区燃烧，同时，燃料支板喷注孔持续喷注二次燃料，在第一着火区的作用下，保持燃料在第二着火区内燃烧。该宽域冲压燃烧室能够满足冲压发动机在Ma2‑6宽域范围内工作，实现了大推力火箭冲压燃烧模式向高比冲冲压燃烧模式的转换。

技术领域

本发明属于宽域工作冲压发动机燃烧室技术领域，具体涉及一种宽域冲压燃烧室及燃烧组织方法。

背景技术

双模态超燃冲压发动机在较低超声速飞行马赫数时，在燃烧室等截面位置喷注燃料以组织亚声速燃烧并在燃烧室出口形成热力喉道；当飞行马赫数增大到高超声速状态时，在亚燃喷注位置之前喷注燃料组织超声速燃烧。目前的双模态冲压发动机工作的马赫数范围不会太宽，采用碳氢燃料的双模态冲压发动机一般工作在Ma4-8范围(RTO-EN-AVT-150，2007)。

目前的技术使得冲压发动机无法同时兼顾低来流马赫数工作与宽域内较高的比冲性能，因此，拓展冲压发动机的工作下线，实现冲压发动机在更宽范围内高效稳定工作显得尤为重要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种宽域冲压燃烧室及燃烧组织方法，通过改变燃烧室内燃料喷注当量比，满足冲压发动机在Ma2-6宽域范围内工作，实现了大推力火箭冲压燃烧模式向高比冲冲压燃烧模式的转换。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种宽域冲压发动机燃烧室，包括：

喉道段，为包括进气端和出气端的中空壳体。

隔离段，为包含进气端和出气端的中空壳体，其进气端与设备喉道段的出气端相连接。

燃烧室扩张段，为包含进气端和出气端的中空壳体，其进气端与隔离段的出气端相连接。

火箭支板，为一长条体，沿轴向贯穿设置于设备喉道段和隔离段内，与喉道段和隔离段的内壁间均形成空气来流通道；火箭支板内用于与燃料供应系统相连通。

火箭支板喷注孔，开设在位于隔离段内的火箭支板的侧壁上，用于朝向隔离段内喷射二次燃料，与过量的空气来流混合。

支板火箭，设置在火箭支板内的后端，用于与燃料供应系统相连通，并使燃料在其内燃烧，并由其后端将燃烧后的高温射流喷出。

燃料支板，沿轴向设置于燃烧室扩张段内的前部；燃料支板内用于与燃料供应系统相连通。

燃料支板喷注孔，开设在燃料支板的后段的左右两侧，用于朝向燃烧室扩张段内喷射二次燃料；在燃料支板喷注孔与支板火箭间形成第一着火区；在燃料支板喷注孔下游的燃烧室扩张段内形成第二着火区。

进一步地，该火箭支板由前到后依次包括扩张段、光滑渐收缩段和等直段，扩张段的前端与喉道段的进口端相平齐；等直段位于隔离段内，且长度小于隔离段的长度。

进一步地，该燃料支板为2或3个，沿燃烧室扩张段的展向间隔排布，相邻燃料支板间、以及燃料支板与燃烧室扩张段的侧壁间形成通道，用于燃料和空气来流通过。

燃料支板为前段为尖劈状、后段为等直状的板体。

本发明还公开了一种宽域冲压发动机燃烧室的燃烧组织方法，其特征在于，该燃烧组织方法如下：

燃料支板喷注孔喷注二次燃料，支板火箭工作，支板火箭喷射高温小分子射流，在其后方与空气来流及二次燃料混合，并在其后方的第一着火区燃烧，同时点燃二次燃料，在燃料支板喷注孔下游的第二着火区燃烧；此时燃烧室处于火箭冲压模式。