掺混结构及燃烧室及空气涡轮冲压喷气发动机

本发明属于航空发动机，具体涉及一种掺混结构及燃烧室及空气涡轮冲压喷气发动机。

背景技术：

1、空气涡轮冲压喷气发动机即atr，其具有零速起飞、高加速度、马赫数为0～3的宽速域飞行能力，其比推力优于涡喷涡扇发动机、比冲优于火箭发动机，是一种具有发展潜力的航空发动机，atr能够使得战斗机拥有高加速和高速巡航能力。atr相比于常规的航空发动机，其通过设置在发动机内部的燃气发生器喷出富燃燃气驱动涡轮，从而使得涡轮带动压气机压缩空气，富燃燃气在驱动涡轮后利用涡轮尾部的排气锥沿流道导入燃烧室，同时压气机压缩的空气也通过流道导入燃烧室，富燃燃气与空气在流道中掺混后进入燃烧室中点火燃烧，燃烧后的气体从尾喷管排出产生推力。atr实现了压气机空气路与涡轮燃气路并行，将流经压气机的空气参数与涡轮来流参数解耦，通过调节燃气发生器输出富燃燃气的流量，能够对涡轮的转速进行灵活调节，使得涡轮转速不受飞行工况影响，涡轮能够提供最大输出功率，进而使得战斗机拥有较强的机动性。

2、然而富燃燃气在驱动涡轮后与压缩的空气在燃烧室的流道中掺混时，由于燃气发生器位于压气机内部的涵道中，使得富燃燃气位于压缩的空气的内侧，并且二者相互平行流入燃烧室，只有处于交界处的富燃燃气与空气能够进行掺混，导致空气与富燃燃气的掺混效果较差，大大降低了燃烧室的燃烧效率，影响发动机的推力、比冲性能。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种掺混结构及燃烧室及空气涡轮冲压喷气发动机，能够实现富燃燃气与压缩空气交叉掺混，提高气流的掺混效果，以便解决现有技术中的不足。

2、本发明的技术方案是：一种掺混结构，设置在空气涡轮冲压喷气发动机的涡轮与燃烧室之间的流道中，包括多个第一波瓣等间距环绕设置在涡轮尾部排气锥的外侧，第一波瓣的弧形凹陷方向朝向或背对排气锥，多个第二波瓣设置在相邻的两个第一波瓣之间，第二波瓣和第一波瓣的弧形凹陷方向相反，第一波瓣与第二波瓣一体连接构成，利用第一波瓣或者第二波瓣的一侧形成高压区，另一侧形成低压区，燃气发生器输出的富燃燃气或压气机输出的压缩空气经过第一波瓣或第二波瓣时，富燃燃气、压缩空气会从高压区向低压区流动形成沿流道径向方向的涡流，实现富燃燃气与压缩空气交叉掺混，支撑件连接于排气锥与第一波瓣、第二波瓣之间。

3、优选的，支撑件包括：多个支撑肋，等间距环绕连接于第一波瓣、第二波瓣与排气锥之间，支撑肋与流道的径向方向相互平行。

4、优选的，支撑肋的厚度由靠近燃烧室的一端向另一端逐渐减小。

5、优选的，还包括：环形件，环形件同轴套设在排气锥的外侧，第一波瓣、第二波瓣远离燃烧室的一端与环形件连接，支撑肋的一端与排气锥固定连接，另一端与环形件固定连接。

6、优选的，环形件的壁厚由靠近第一波瓣的一端向另一端逐渐减小。

7、优选的，环形件的外侧绕其圆周方向等间距环绕开设有多个第一燃料喷注孔，环形件的内部同轴开设有环形腔体，环形腔体与第一燃料喷注孔连通，支撑肋上开设有连接通孔，连接通孔的一端与环形腔体连通，另一端与外部燃料源连通。

8、优选的，还包括：多个支板组，燃气发生器的输出端延伸至压气机的外侧，多个支板组沿流道的径向方向等间距环绕连接于燃气发生器输出端的外侧，支板组的两侧沿流道的径向方向等间距开设有多个第二燃料喷注孔，第二燃料喷注孔与外部燃料源连通，压气机输出的压缩空气经过支板组时，压缩空气与第二燃料喷注孔喷出的燃料掺混。

9、优选的，支板组的厚度由靠近压气机的一端向另一端逐渐增大。

10、一种燃烧室流道，包括燃烧室、涡轮以及燃烧室和涡轮之间的流道，还包括掺混结构，掺混结构连接于流道中。

11、一种空气涡轮冲压喷气发动机，包括燃烧室。

12、与现有技术相比，本发明提供的一种掺混结构及燃烧室及空气涡轮冲压喷气发动机，通过第一、二波瓣与支撑件配合形成环形波瓣掺混区域，能够在波瓣的两侧形成高压区、低压区，富燃燃气或压缩空气经过波瓣时，气流会从高压区向低压区流动形成沿流道径向方向的涡流，增大了波瓣两侧气流的接触面积，实现富燃燃气与压缩空气交叉掺混，提高气流的掺混效果，保证涡轮冲压喷气发动机的推力、比冲性能；本发明的掺混效果好，效率高，实用性强，值得推广。

技术特征：

1.一种掺混结构，设置在空气涡轮冲压喷气发动机的涡轮与燃烧室(2)之间的流道中，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的掺混结构，其特征在于，所述支撑件包括：多个支撑肋(7)，等间距环绕连接于所述第一波瓣(3)、第二波瓣(4)与所述排气锥(1)之间，所述支撑肋(7)与所述流道的径向方向相互平行。

3.根据权利要求2所述的掺混结构，其特征在于，所述支撑肋(7)的厚度由靠近所述燃烧室(2)的一端向另一端逐渐减小。

4.根据权利要求2所述的掺混结构，其特征在于，还包括：环形件(71)，所述环形件(71)同轴套设在所述排气锥(1)的外侧，所述第一波瓣(3)、第二波瓣(4)远离所述燃烧室(2)的一端与所述环形件(71)连接，所述支撑肋(7)的一端与所述排气锥(1)固定连接，另一端与所述环形件(71)固定连接。

5.根据权利要求4所述的掺混结构，其特征在于，所述环形件(71)的壁厚由靠近所述第一波瓣(3)的一端向另一端逐渐减小。

6.根据权利要求4所述的掺混结构，其特征在于，所述环形件(71)的外侧绕其圆周方向等间距环绕开设有多个第一燃料喷注孔(711)，所述环形件(71)的内部同轴开设有环形腔体，所述环形腔体与第一燃料喷注孔(711)连通，所述支撑肋(7)上开设有连接通孔(712)，所述连接通孔(712)的一端与所述环形腔体连通，另一端与外部燃料源连通。

7.根据权利要求1所述的掺混结构，其特征在于，还包括：多个支板组(8)，所述燃气发生器(5)的输出端延伸至所述压气机(6)的外侧，多个所述支板组(8)沿所述流道的径向方向等间距环绕连接于所述燃气发生器(5)输出端的外侧，所述支板组(8)的两侧沿所述流道的径向方向等间距开设有多个第二燃料喷注孔(81)，所述第二燃料喷注孔(81)与外部燃料源连通，所述压气机(6)输出的压缩空气经过所述支板组(8)时，压缩空气与所述第二燃料喷注孔(81)喷出的燃料掺混。

8.根据权利要求7所述的掺混结构，其特征在于，所述支板组(8)的厚度由靠近所述压气机(6)的一端向另一端逐渐增大。

9.一种燃烧室，所述燃烧室包括：流道，其特征在于，还包括设置在所述流道中的如权利要求1-8任意一项所述的掺混结构。

10.一种空气涡轮冲压喷气发动机，其特征在于，包括如权利要求9所述的燃烧室。

技术总结本发明涉及一种掺混结构及燃烧室及空气涡轮冲压喷气发动机，属于航空发动机技术领域，设置在空气涡轮冲压喷气发动机的涡轮与燃烧室之间的流道中，包括多个第一波瓣等间距环绕设置在涡轮尾部排气锥的外侧，第一波瓣的弧形凹陷方向朝向或背对排气锥，多个第二波瓣设置在相邻的两个第一波瓣之间，第二波瓣和第一波瓣的弧形凹陷方向相反，第一波瓣与第二波瓣一体连接构成，本发明能够在波瓣的两侧形成高压区、低压区，富燃燃气或压缩空气经过波瓣时，气流会从高压区向低压区流动形成沿流道径向方向的涡流，增大了波瓣两侧气流的接触面积，实现富燃燃气与压缩空气交叉掺混，提高气流的掺混效果，保证涡轮冲压喷气发动机的推力、比冲性能。技术研发人员：张铎,张凯,玉选斐,秦飞,魏祥庚,王亚军,何国强受保护的技术使用者：西北工业大学技术研发日：技术公布日：2024/6/18