一种高速通道流道一体化调节的火箭冲压组合发动机

本发明涉及航空航天领域，尤其涉及一种高速通道流道一体化调节的火箭冲压组合发动机。

背景技术：

1、为了兼顾飞机的安全以及作战性能，要求发动机可以实现可重复使用及快速起降，即能实现从亚声、跨声、超声最后到高超声速的宽马赫数飞行。组合循环动力以其综合性能高、适应范围广等优势逐渐成为动力技术未来发展的主流，例如tbcc(涡轮基组合组合发动机)、rbcc(火箭基组合发动机)、trijet发动机等。但是tbcc由于现有的涡轮发动机很难加速超过马赫数2.5，而且大多数的几何可调冲压发动机无法在马赫数3.5以下进行稳定的点火燃烧，这将导致当涡轮发动机与几何可调冲压发动机两种模式相互转换时，速度上出现了鸿沟；rbcc发动机针也面临着需要携带大量燃料，比冲低，油耗较大，同时浪费了空气中的氧气等问题。为解决上述问题并顺利进行不同发动机间的模态转换，减小发动机的工作马赫数下限，拓宽其工作范围是最为有效的途径。几何可调冲压发动机结构简单、比冲高，但在低马赫数飞行时会发生进气道不启动、点火不稳定等，可以通过设计变几何结构，在不同飞行条件下对进气道压缩比或喷管出口面积进行调节，从而增大推力，实现在低马赫数状态下可以稳定运行，拓宽工作范围。

2、随着飞行速度的增加，发动机主体的气动阻力急剧增加，可能会导致推阻失衡和升阻比下降，影响发动机主体的加速和巡航性能。一方面发动机结构的存在对发动机主体气动特性有显著影响，另一方面发动机主体外形也影响发动机的推力性能；高超声速飞行要求兼顾发动机主体的气动性能和吸气式发动机的推力性能，飞/发一体化集成是吸气式超声速发动机主体的经典难题，将发动机集成到机体中不仅是提升发动机主体整体气动性能的需求，也是基于超燃几何可调冲压发动机工作原理的设计。

3、本发明基于上述问题提出了一种高速通道流道一体化调节的火箭冲压组合发动机，采用几何可调拓宽冲压发动机工作范围，并内嵌火箭发动机可实现从地面启动并在超宽马赫数范围稳定高效飞行，同时与发动机主体进行一体化设计，能够很好的利用机体完成压缩和膨胀过程。

技术实现思路

1、本发明意在提供一种高速通道流道一体化调节的火箭冲压组合发动机，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种高速通道流道一体化调节的火箭冲压组合发动机，包括发动机主体，所述发动机主体由进气系统、控制移动系统和燃烧排气系统组成；

4、所述进气系统由机身固定压缩面和外罩组成，所述机身固定压缩面为发动机主体的前端面，所述外罩位于机身固定压缩面下方，通过控制移动系统连接于发动机主体，所述机身固定压缩面和外罩之间形成有进气道；

5、所述控制移动系统由导向槽、挂耳、连接柱和液压系统组成，所述发动机主体两侧均设有导向槽，所述挂耳设于导向槽内，数量为四个，分别两两对应，所述两组对应的挂耳之间通过连接柱对接，所述液压系统固定设置于发动机主体中部，所述液压系统设置有传动部件，所述传动部件串联两组连接柱，所述外罩固定连接于挂耳；

6、所述燃烧排气系统包括火箭发动机、尾喷管和几何可调冲压燃烧室，所述几何可调冲压燃烧室和火箭发动机共用同一个尾喷管，所述火箭发动机设置于发动机主体尾端，所述外罩中后段与发动机主体中后段之间形成几何可调冲压燃烧室，所述外罩尾端与发动机主体尾端之间形成尾喷管；

7、所述进气道与几何可调冲压燃烧室一体连通，之间存在有隔离段。

8、优选的，所述发动机主体采用半圆形结构，可安装于机身下方，进气系统和燃烧排气系统组成可与机身形成一体化。

9、优选的，所述外罩为半圆形结构。

10、优选的，所述传动部件可带动挂耳沿导向槽轴向前后运动，所述外罩通过挂耳带动可进行轴向自由运动，所述进气道、隔离段、几何可调冲压燃烧室和尾喷管通过外罩的位移进行同步变形。

11、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

12、本发明通过设有控制移动系统可实现外罩在轴向方向上的移动，并在此过程中改变进气道的压缩比和燃烧室面积，实现几何可调冲压燃烧室可调节；在高马赫数下，在控制移动系统带动下使得外罩向前运动，增大进气道收缩比，增加尾喷管出口面积；采用几何可调拓宽几何可调冲压发动机工作范围，并内嵌火箭发动机可实现从地面启动并在超宽马赫数范围稳定高效飞行，同时与发动机主体进行一体化设计，能够很好的利用机体完成压缩和膨胀过程。

技术特征：

1.一种高速通道流道一体化调节的火箭冲压组合发动机，其特征在于：包括发动机主体(1)，所述发动机主体(1)由进气系统(2)、控制移动系统(3)和燃烧排气系统(4)组成；

2.根据权利要求1所述的一种高速通道流道一体化调节的火箭冲压组合发动机，其特征在于：所述发动机主体(1)采用半圆形结构，可安装于机身下方，进气系统(2)和燃烧排气系统(4)组成可与机身形成一体化。

3.根据权利要求1所述的一种高速通道流道一体化调节的火箭冲压组合发动机，其特征在于：所述外罩(202)为半圆形结构。

4.根据权利要求1所述的一种高速通道流道一体化调节的火箭冲压组合发动机，其特征在于：所述传动部件(305)可带动挂耳(302)沿导向槽(301)轴向前后运动，所述外罩(202)通过挂耳(302)带动可进行轴向自由运动，所述进气道(203)、隔离段(5)、几何可调冲压燃烧室(403)和尾喷管(402)通过外罩(202)的位移进行同步变形。

技术总结本发明公开了一种高速通道流道一体化调节的火箭冲压组合发动机，属于航空航天领域，包括发动机主体，发动机主体由进气系统、控制移动系统和燃烧排气系统组成；组合发动机采用半圆形结构，与飞行器进行一体化设计，外罩结构通过控制移动系统进行前后移动以适应宽范围工况，进气道由外罩前部和机身固定压缩面组成，利用机体进行进气道中的气流压缩过程，可减小迎风面积，火箭发动机和几何可调冲压燃烧室共用同一个尾喷管。本发明属于航空航天设备技术领域，内嵌火箭形成组合发动机并通过调节外罩从而改变进气道喉部面积，可以实现宽速域飞行，提高飞行器的有效荷载，飞推一体化的设计能够更好的利用机体协助完成压缩和膨胀过程，减小迎风面积。技术研发人员：鲍文,康子怡,王友银,张军龙受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学技术研发日：技术公布日：2024/9/12