一种主被动复合的交错离散槽缝结构碳氢燃料超声速气膜冷却环及冷却系统
本实用新型提出一种主被动复合的交错离散槽缝结构碳氢燃料超声速气膜冷却环及冷却系统。冷却环的内侧与发动机燃烧室壁面贴合，并且在贴合面采用复合材料结构满足自身的热防护需求，碳氢燃料由再生冷却通道流入冷却环中的驻室并利用加速喷管达到临界喷射，同时在此过程中为冷却环提供再生冷却。为弥补超声速气膜横向扩散效果的缺陷以及保证燃烧室的结构强度，提出了燃烧室周向全覆盖的交错离散槽缝气膜注入方式。该冷却环在保证自身热防护的同时实现了超燃冲压燃烧室的高效再生/膜复合冷却，在尽可能不影响发动机尺寸的前提下，有效提升超高速冲压发动机的性能。
实用新型
CN202320734314.9
2023-04-06
CN220506770U
2024-02-20
F23R3/28(2006.01)
哈尔滨工业大学%北京动力机械研究所
章思龙;左婧滢;韦健飞;王贺阳;李欣;周星宇;鲍文;韦宝禧;赵贵琛
150001 黑龙江省哈尔滨市南岗区西大直街92号;
哈尔滨奥博专利代理事务所(普通合伙)
叶以方
黑龙江;23
1.一种主被动复合的交错离散槽缝结构碳氢燃料超声速气膜冷却环，其特征在于：所述冷却环的内侧与发动机燃烧室壁面贴合，在贴合面采用复合材料结构，碳氢燃料(1)由再生冷却通道(7)流入冷却环驻室并利用加速喷管达到临界喷射，喷射槽缝在燃烧室周向交错离散全覆盖分布；冷却环保证自身热防护的同时实现超燃冲压燃烧室的高效再生/膜复合冷却。 2.一种主被动复合的交错离散槽缝结构碳氢燃料超声速气膜冷却系统，其特征在于：权利要求1所述的冷却环应用于所述冷却系统；所述冷却系统包括碳氢燃料(1)、燃料泵(2)、燃料箱(3)、第一阀门(4)、低温燃料管路(5)、燃烧室壁面(6)、再生冷却通道(7)、高温燃料管路(8)、节流孔板(9)、第二阀门(10)和集液腔(11)； 所述碳氢燃料(1)经燃料泵(2)由燃料箱(3)泵出，其流量由第一阀门(4)控制，而后碳氢燃料(1)通过低温燃料管路(5)进入在燃烧室壁面(6)加工出的再生冷却通道(7)，在流动的过程中吸热升温，利用高温燃料管路(8)将碳氢燃料(1)由再生冷却通道(7)出口导出；再生冷却通道(7)中的压力高于燃料的临界压力，因此在高温燃料管路(8)之中加入一个可调控的节流孔板(9)；碳氢燃料(1)通过节流孔板(9)后压力降低，同时将节流孔板(9)前后的流动解耦，之后碳氢燃料(1)流经第二阀门(10)后进入冷却环中的集液腔(11)，碳氢燃料(1)在集液腔(11)中完成流量的再分配，保证每个气膜出口的燃料流量均匀分配；集液腔(11)后的结构为单侧收缩的加速喷管，加速喷管后连接一段等直段稳定流动。 3.根据权利要求2所述的冷却系统，其特征在于，所述等直段的内侧壁面添加金属材料与非金属材料复合结构(12)。 4.根据权利要求2所述的冷却系统，其特征在于，气膜的出口槽缝采用周向交错分布，即采用交错离散槽缝喷注方式，具体为：气膜出口前后交错分布在两个高度，并且在周向方向连续无间断分布。 5.根据权利要求4所述的冷却系统，其特征在于，在靠后的气膜出口处设置延长壁面(13)。