[发明专利]一种大尺度超燃冲压发动机喷注构型

说明书

本发明公开了一种大尺度超燃冲压发动机喷注构型，在发动机燃烧室内增设喷注用的支板，该支板为前缘楔形结构，支板包括顶端面、底端面，以及位于顶端面与底端面之间的前缘壁面、侧壁面与后缘壁面；前缘壁面与侧壁面的数量均为两个，两个前缘壁面的首端相连，两个侧壁面对称连接在两个前缘壁面的尾端，后缘壁面与两个侧壁面的尾端相连，前缘壁面与侧壁面之间具有斜坡角；顶端面上设有燃料入口，底端面、侧壁面与后缘端面上均设有至少一个喷注口。通过设置支板在燃烧室内形成支板‑壁面混合喷注方案，使喷注深度加深、提高来流的利用率，使燃料与来流在流道中心线区域附近充分混合后进入凹腔，增强燃烧效果。

技术领域

本发明涉及发动机布局技术领域，具体是一种大尺度超燃冲压发动机喷注构型。

背景技术

目前的大尺度超燃冲压发动机是基于已经成型的小型超燃冲压发动机通过等比例放大得到的。等比例放大保证了其初步设计的可行性和合理性。在燃烧稳定方面，设计来流捕获量放大N倍的大尺度发动机时需满足燃料喷注量和进气道面积放大N倍，对于进气道入口的放大有:

其中，d₀为进气道入口放大前的半径，d₁为进气道入口放大后的半径，由此得到进气道入口半径的放大系数即发动机整体长度关系、截面半径放大n倍。在燃料喷注方面，壁面喷注规律在无量纲化后与放大前一致，即壁面喷注方式在放大后的喷注深度与放大前相同。因此在喷注方面产生了这样的问题：喷注深度不变而发动机尺寸变大，射流尾迹远离流道中心线，只能达到圆截面半径的50％，来流的中心部分没有得到利用，进而带来了有效喷注深度不足、燃料混合不充分、燃料燃烧效率较低的问题。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明提供一种大尺度超燃冲压发动机喷注构型，通过设置交错式支板，形成支板-壁面混合喷注方案，使喷注深度加深、提高来流的利用率，使燃料与来流在流道中心线区域附近充分混合后进入凹腔，增强燃烧效果。

为实现上述目的，本发明提供一种用于大尺度超燃冲压发动机的支板，所述支板为前缘楔形结构，所述支板包括顶端面、底端面，以及位于顶端面与底端面之间的前缘壁面、侧壁面与后缘壁面；

所述前缘壁面与侧壁面的数量均为两个，两个前缘壁面的首端相连，两个侧壁面对称连接在两个前缘壁面的尾端，所述后缘壁面与两个侧壁面的尾端相连，所述前缘壁面与侧壁面之间具有斜坡角；

所述顶端面上设有燃料入口，所述底端面、侧壁面与后缘端面上均设有至少一个喷注口，所述支板内部设有连通燃料入口与喷注口的燃料通道。

在其中一个实施例中，所述支板具有倾斜角，即所述支板在其对称面上的截面为平行四边形结构。

为实现上述目的，本发明还提供一种大尺度超燃冲压发动机喷注构型，包括燃烧室，所述燃烧室的隔离段内设有至少一个喷注机构，所述喷注机构包括至少一组支板组件，所述支板组件包括两个上述支板；

同一支板组件中的两个所述支板对称设在隔离段内，其中，支板的上端面与发动机的内壁固定相连，下端面朝向发动机的轴线，且支板的前缘迎向燃烧室来流方向。

在其中一个实施例中，所述喷注机构包括两组所述支板组件，两个所述支板组件中的四个支板呈十字结构分布在隔离段内。

在其中一个实施例中，所述发动机内沿轴向间隔设有两个所述喷注机构，两组所述喷注机构中的各支板等角度交错分布。

为实现上述目的，本发明还提供一种上述大尺度超燃冲压发动机的喷注构型布局设计方法，包括如下步骤：

步骤1，支板径向深度设计

控制支板径向深度与射流深度之和接近燃烧室的截面半径，得到支板径向深度的取值范围，其中，射流深度通过射流喷注尾迹模型获取；