吸气式发动机及其燃烧室

本发明涉及吸气式发动机领域，特别涉及一种吸气式发动机及其燃烧室。

背景技术：

1、吸气式组合发动机作为当下高速推进系统的研究热点，值班火焰、流量可调、对来流参数变化敏感度低等特点使得吸气式组合发动机具有宽包络飞行的潜力，实现其稳定良好的宽包络工作性能对推动高速飞行器宽域飞行具有重要意义。

2、宽域吸气式组合发动机通过在吸气式发动机内部嵌入宽调节比高焓源流，将内嵌源流大推重比、高推力调节特性以及吸气式发动机的高比冲的优势有机结合起来，兼具工作范围宽广、综合比冲高、推力调节比大等优点，能够实现大推力加速、低推力巡航等多任务能力。但是，宽域固体燃气吸气式发动机内部存在内嵌源流射流或来流状态变化大、燃烧模态多等显著特征，给富燃燃气的燃烧带来一定难度。

3、唯一内嵌源流结构简单且中心喷注能够实现较大的推力增益，但现有的研究表明这种构型燃烧效率低，更难满足宽域燃烧需求。因此，研究人员在研究中多采用组合喷注方案，通过多处喷注实现较高的燃烧效率以及发动机宽域飞行过程中燃烧需求的匹配。然而，在实际应用中，固体燃气吸气式发动机燃气喷注位置改变难度高、可实现性差，且会显著增加发动机结构及控制的复杂程度，降低其工作鲁棒性。因此，建立一种基于唯一内嵌源流的宽域定几何固体吸气式燃烧室构型方案对推动宽域高速飞行器的工程应用具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中的上述缺陷，提供一种吸气式发动机及其燃烧室。

2、本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

3、本发明的第一方面提供一种用于吸气式发动机的燃烧室，包括燃气发生器、集气腔、燃烧装置、旋转扰流结构；

4、所述燃烧装置的入口用于与所述吸气式发动机中进气道的出口连通，出口用于与所述吸气式发动机中尾喷管的入口连通；

5、所述燃气发生器和所述集气腔相连，且均设于所述进气道的中心锥内；所述燃气发生器用于产生富燃燃气，所述富燃燃气经由所述集气腔的喷注孔从所述中心锥的底部注入所述燃烧装置内；

6、所述旋转扰流结构位于所述燃烧装置的入口处，所述旋转扰流结构的一侧固定连接于所述中心锥的底部，所述旋转扰流结构未与所述中心锥底部固定连接的一侧沿周向旋转一定的角度；

7、其中，所述燃烧装置包括一级燃烧装置和二级燃烧装置，所述一级燃烧装置为具有凹腔的等直段，所述二级燃烧装置为扩张段。

8、可选地，所述燃气发生器、所述集气腔、所述燃烧装置以及所述旋转扰流结构均关于所述吸气式发动机的中心轴线对称。

9、可选地，所述凹腔的深度为所述进气道的出口直径的0.2～0.4倍，长度与所述一级燃烧装置的长度相同。

10、可选地，所述燃气发生器的内部装填有贫氧固体推进剂。

11、可选地，所述燃气发生器包括燃气流量调节系统，用于调节产生的富燃燃气的流量。

12、可选地，所述喷注孔的数量为2～5个。

13、可选地，所述旋转扰流结构的旋转角度范围为5°～25°。

14、本发明的第二方面提供一种吸气式发动机，包括进气道、尾喷管以及如第一方面所述的燃烧室，所述燃烧室中燃烧装置的入口用于与所述进气道的出口连通，出口用于与所述尾喷管的入口连通。

15、可选地，所述尾喷管为长度可调喷管。

16、本发明的第三方面提供一种飞行器，包括如第二方面所述的吸气式发动机。

17、在符合本领域常识的基础上，上述各可选条件可任意组合，即得本发明各较佳实施例。

18、本发明的积极进步效果在于：在旋转扰流结构、回流区对富燃燃气运动轨迹的改变以及一级燃烧装置内壅塞状态的配合下，无需改变燃气喷注位置以及燃烧装置的几何结构，吸气式发动机也能够实现不同飞行阶段的高效二次燃烧与稳定推力输出，降低了吸气式发动机结构和调控的复杂性，提升了吸气式发动机的燃烧效率与工作性能，也即在保证吸气式发动机结构简便性与高鲁棒性的基础上满足了飞行器对动力系统宽包络高性能稳定工作的要求。

技术特征：

1.一种用于吸气式发动机的燃烧室，其特征在于，包括燃气发生器、集气腔、燃烧装置、旋转扰流结构；

2.如权利要求1所述的燃烧室，其特征在于，所述燃气发生器、所述集气腔、所述燃烧装置以及所述旋转扰流结构均关于所述吸气式发动机的中心轴线对称。

3.如权利要求1所述的燃烧室，其特征在于，所述凹腔的深度为所述进气道的出口直径的0.2～0.4倍，长度与所述一级燃烧装置的长度相同。

4.如权利要求1所述的燃烧室，其特征在于，所述燃气发生器的内部装填有贫氧固体推进剂。

5.如权利要求1所述的燃烧室，其特征在于，所述燃气发生器包括燃气流量调节系统，用于调节产生的富燃燃气的流量。

6.如权利要求1所述的燃烧室，其特征在于，所述喷注孔的数量为2～5个。

7.如权利要求1所述的燃烧室，其特征在于，所述旋转扰流结构的旋转角度范围为5°～25°。

8.一种吸气式发动机，其特征在于，包括进气道、尾喷管以及如权利要求1-7中任一项所述的燃烧室，所述燃烧室中燃烧装置的入口用于与所述进气道的出口连通，出口用于与所述尾喷管的入口连通。

9.如权利要求8所述的吸气式发动机，其特征在于，所述尾喷管为长度可调喷管。

10.一种飞行器，其特征在于，包括如权利要求8或9所述的吸气式发动机。

技术总结本发明公开了一种吸气式发动机及其燃烧室，其中，燃烧室包括燃气发生器、集气腔、燃烧装置、旋转扰流结构；燃气发生器和集气腔相连，且均设于进气道的中心锥内；燃气发生器用于产生富燃燃气，富燃燃气经由集气腔的喷注孔从中心锥的底部注入燃烧装置内；旋转扰流结构位于燃烧装置的入口处，旋转扰流结构的一侧固定连接于中心锥的底部，旋转扰流结构未与中心锥底部固定连接的一侧沿周向旋转一定的角度。在旋转扰流结构、回流区对富燃燃气运动轨迹的改变以及一级燃烧装置内壅塞状态的配合下，无需改变燃气喷注位置以及燃烧装置的几何结构，吸气式发动机也能够实现不同飞行阶段的高效二次燃烧与稳定推力输出，提升了燃烧效率与工作性能。技术研发人员：石磊,田照阳,赵国军,张旭,杨雪,冉锐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：2024/11/14