[发明专利]一种组合爆震发动机及设计方法

权利要求书

1.一种组合爆震发动机设计方法，组合爆震发动机包括内柱和壳体，内柱和外壳之间形成环形流道，其特征在于：所述内柱的后部设置可调凸台结构，可调凸台结构设计包括以下步骤，

确定可调凸台结构的结构和级数，

所述可调凸台结构由不少于两个可调分级结构构成，沿来流方向，各可调分级结构的长度依次增加，在旋转爆震燃烧模态下，可调凸台结构的各可调分级结构的倾角一致，可调凸台结构末端与壳体之间形成旋转爆震喷管喉道，在斜爆震燃烧模态下，调整各可调分级结构的倾角，沿来流方向，各可调分级结构的倾角依次减少；

确定各级可调分级结构的长度和倾角初始值；

在第二马赫数下，进行斜爆震数值仿真，对各级可调分级结构倾角和长度进行优选，得到最优的各级可调分级结构长度和与马赫数相关的最优各级可调分级结构倾角；

在第一马赫数下，根据各级可调分级结构的长度，进行旋转爆震数值仿真，获得旋转爆震燃烧模态下喷管喉道高度，从而确定可调凸台结构的倾角；

在第三马赫数下，进行斜爆震数值仿真，确定斜爆震燃烧模态下与马赫数相关的各级可调分级结构的倾角。

2.根据权利要求1所述的一种组合爆震发动机设计方法，其特征在于：所述内柱包括前部的整流锥、中部的圆柱结构、后部的可调凸台结构和末端收缩结构，所述的前部整流锥、中部圆柱结构和末端收缩结构，在第一马赫数下，采用旋转爆震发动机内柱设计原理进行设计。

3.根据权利要求2所述的一种组合爆震发动机设计方法，其特征在于：所述中部的圆柱结构，直径范围为[D_Z,D_max],其中D_Z＞(D_min+D_max)/2，D_min、D_max为依据旋转爆震原理确定的内柱中段的直径D的最小、最大值。

4.根据权利要求2所述的一种组合爆震发动机设计方法，其特征在于：所述中部的圆柱结构在旋转爆震燃烧模态下包括燃料喷注区域和环形燃烧室段组成，在斜爆震燃烧模态下，环形燃烧室段转换为斜爆震燃料掺混段，在第二马赫数下，根据斜爆震燃烧室设计原理，确定满足斜爆震燃烧的燃料喷注区域的设计参数和斜爆震燃料掺混段长度。

5.根据权利要求2所述的一种组合爆震发动机设计方法，其特征在于：所述可调凸台结构的倾角和各级可调分级结构倾角与马赫数相关，是对应于不同马赫数的一系列的倾角值。

6.根据权利要求1所述的一种组合爆震发动机设计方法，其特征在于：所述各级可调分级结构的长度和倾角初始值，所述的各级可调分级结构的倾角初始值设置如下，第一级可调分级结构的倾角初始值范围为40°～50°，最末级可调凸台结构倾角初始值范围为25°～35°，中间级的倾角初始值在第一级和最末级之间选择；所述的各级可调分级结构的长度初始值设置如下，第一级可调分级结构的长度初始值范围为0.05D～0.15D，最末级可调分级结构的长度初始值范围为0.3D～0.5D，中间级的长度初始值在第一级和最末级之间选择；其中D为内柱中部直径。

7.根据权利要求1所述的一种组合爆震发动机设计方法，其特征在于：所述在第三马赫数下，进行斜爆震数值仿真前，先确定斜爆震燃烧模态下各级可调分级结构倾角的初始值，再经过数值仿真优化，确定斜爆震燃烧模态下与马赫数相关的各级可调分级结构的倾角。

8.根据权利要求7所述的一种组合爆震发动机设计方法，其特征在于：所述各级可调分级结构的倾角初始值设置如下，第一级可调分级结构的倾角初始值范围为30°～40°，最末级可调凸台结构倾角初始值范围为15°～30°，中间级的倾角初始值在第一级和最末级之间选择。

9.根据权利要求1所述的一种组合爆震发动机设计方法，其特征在于：所述可调凸台结构为2～3级。