[发明专利]一种多流路组合发动机启动保护结构

说明书

本发明公开了一种多流路组合发动机启动保护结构，属于组合发动机技术领域。该保护结构为设置在旁路冲压发动机尾喷管出口端面上的挡板，挡板通过连接机构与旁路冲压发动机的尾喷管进行连接并将其出口完全封闭，涡轮发动机启动后，挡板挡住反向回流燃气，防止燃气经旁路冲压发动机倒流进入涡轮发动机；旁路冲压发动机正常启动后，旁路冲压发动机通道内气流形成正向流动，挡板的连接机构以主动或被动方式脱落。本发明能够避免发动机启动过程引射吸入高温尾气，从而满足多流道组合发动机零速启动过程中的结构安全性。

技术领域

本发明属于组合发动机技术领域，具体涉及一种针对多流道组合发动机在零速启动时阻止燃气回流的保护结构。

背景技术

未来重复使用航天运输系统对动力系统提出水平起降、极宽速域和极宽空域工作、高比冲、大推力、结构紧凑、重量轻、可重复使用等极高要求，目前传统的涡轮、冲压和火箭发动机等单一动力无法满足，吸气式组合发动机是必然趋势。

吸气式组合发动机由涡轮、冲压、火箭发动机中的两种或两种以上类型通过结构、热力循环、工作过程有机组合而成，能够发挥不同类型发动机的优势，兼具工作包线宽、经济性好的特点，是水平起降临近空间高超声速飞行器及空天飞行器的理想动力。

组合动力重复使用航天运输系统具有“便捷水平起降、自由进出空间、按需返回地面、高频重复使用”的典型特征，可大幅降低发射成本，支撑大规模空间开发。

典型的组合发动机结构如附图1所示，多个旁路冲压发动机沿涡轮发动机的周向布置，旁路冲压发动机自身的通道和涡轮发动机自身的通道形成了多流道组合发动机。多流道组合发动机的零速启动由涡轮发动机工作发起，此时旁路冲压发动机处于点火关闭状态，在高马赫数下旁路冲压发动机点火工作。

组合发动机零速启动时的气流流向如附图2所示，首先，涡轮发动机零速点火启动，压气机转动吸入空气燃烧做功并流经涡轮发动机通道，此时旁路冲压发动机的通道处于自由流动状态。由于涡轮压气机的抽吸作用，涡轮发动机的燃烧尾气会经由旁路冲压发动机倒流回涡轮发动机的压气机入口；高温燃气从旁路冲压发动机吸气，会对旁路冲压发动机、涡轮压气机等部件造成破坏，或对涡轮发动机的工作带来不利影响。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种多流路组合发动机启动保护结构，能够避免发动机启动过程引射吸入高温尾气，从而满足多流道组合发动机零速启动过程中的结构安全性。

一种多流路组合发动机启动保护结构，该保护结构为设置在旁路冲压发动机尾喷管出口端面上的挡板，所述挡板通过连接机构与旁路冲压发动机的尾喷管进行连接并将其出口完全封闭，涡轮发动机启动后，所述挡板挡住反向回流燃气，防止燃气经旁路冲压发动机倒流进入涡轮发动机；旁路冲压发动机正常启动后，旁路冲压发动机通道内气流形成正向流动，所述挡板的连接机构以主动或被动方式脱落。

进一步地，所述连接机构为螺栓或爆炸螺栓，当挡板与旁路冲压发动机的尾喷管采用螺栓连接时为被动方式脱落，挡板的连接部位上加工薄弱槽，挡板的其余部位与旁路冲压发动机的尾喷管端面贴合且无连接；当挡板与旁路冲压发动机的尾喷管采用爆炸螺栓连接时为主动方式脱落，爆炸螺栓在外部指令的控制下起爆，挡板与旁路冲压发动机的尾喷管分离。

进一步地，所述挡板上薄弱槽位于相对来流的端面上，薄弱槽形状为V字形。

有益效果：

1、本发明通过在旁路冲压发动机尾喷管出口端面上设置挡板，避免了涡轮发动机引射吸入高温燃气，发动机零速启动时保护了发动机启动过程安全性；在速度提高时，外涵气流通畅后导通正常工作，使得外涵发动机正常工作。

2、本发明采用螺栓或爆炸螺栓两种方式分别来实现挡板的被动脱落或主动脱落，其分离的结构简单可靠，能够根据实际的工作需要进行选择。