一种基于壁面多凹腔及凹坑的旋转爆震发动机及控制方法
本发明提供了一种基于壁面多凹腔及凹坑的旋转爆震发动机及控制方法，包括：喷注机构、燃烧室、中心柱和点火装置；燃烧室，包括：燃烧室头部、燃烧室中部和燃烧室尾部；中心柱靠近燃烧室头部的侧壁与燃烧室头部的内表面之间形成第一环状凹腔，中心柱靠近燃烧室中部的侧壁与燃烧室中部的内表面之间形成第二环状凹腔；燃烧室的内表面上设置多个凹坑；喷注机构位于燃烧室头部，且朝向燃烧室尾部喷注；点火装置位于燃烧室头部的外壁上，且延伸至燃烧室内。本发明通过第一、第二环状凹腔使喷入燃烧室的燃料拦截减速，且为后续的燃料进行预热；通过燃料室内表面的凹坑可以进一步对喷入的燃料进行减速，通过预热改变燃料理化性质，使得燃料得到充分燃烧。
发明专利
CN202410048409.4
2024-01-12
CN117552891A
2024-02-13
F02K9/42(2006.01)
清华大学
王兵;张咏渤;闻浩诚;师迎晨
100084 北京市海淀区清华园
北京集佳知识产权代理有限公司
张丽娜
北京;11
1.一种基于壁面多凹腔及凹坑的旋转爆震发动机，其特征在于，包括：喷注机构、燃烧室、中心柱和点火装置； 所述中心柱位于所述燃烧室中心处，所述中心柱的径向方向与所述燃烧室轴线的延伸方向相同； 所述燃烧室，包括：燃烧室头部、燃烧室中部和燃烧室尾部；所述中心柱靠近所述燃烧室头部的侧壁与所述燃烧室头部的内表面之间形成第一环状凹腔，所述中心柱靠近所述燃烧室中部的侧壁与所述燃烧室中部的内表面之间形成第二环状凹腔； 所述燃烧室的内表面上设置多个凹坑； 所述喷注机构位于所述燃烧室头部，且朝向所述燃烧室尾部喷注； 所述点火装置位于所述燃烧室头部的外壁上，且延伸至所述燃烧室内； 所述喷注机构向所述燃烧室内喷注燃料，所述点火装置对所述燃烧室内的所述燃料进行点火，所述燃料在第一环状凹腔引发爆震后产生朝向所述燃烧室尾部的推力，所述燃料在第二环状凹腔引发爆震后产生朝向所述燃烧室尾部的推力，所述燃料发生爆震后在所述凹坑内形成低速驻定气旋并产生朝向所述燃烧室尾部的推力。 2.根据权利要求1所述的旋转爆震发动机，其特征在于，所述喷注机构，包括：燃料喷嘴和喷注盖板； 所述喷注盖板安装于所述燃料室头部，所述喷注盖板上设置开口； 所述燃料喷嘴与所述喷注盖板上设置的所述开口连通； 所述燃料从所述燃料喷嘴穿过喷注盖板注入所述燃料室内。 3.根据权利要求2所述的旋转爆震发动机，其特征在于，所述喷注机构，还包括：所述燃料喷嘴和所述开口之间形成有氧化剂环缝； 所述氧化剂环缝向所述燃烧室注入高压氧化剂，所述高压氧化剂与所述燃烧室内的所述燃料混合。 4.根据权利要求1所述的旋转爆震发动机，其特征在于，所述点火装置包括：火花塞、高能点火器或等离子助燃器。 5.根据权利要求1所述的旋转爆震发动机，其特征在于，所述燃烧室内还设置有：补料组件，所述补料组件包括：补料环形件和倾斜管； 所述补料环形件设置在所述燃烧室中靠近所述燃烧室尾部的外壁上； 所述倾斜管一端连通所述补料环形件，另一端连通所述燃烧室，使得所述补料环形件通过所述倾斜管与所述燃烧室尾部连通； 所述补料环形件内盛放有燃料，所述补料环形件可通过所述倾斜管向所述燃烧室尾部补充所述燃料。 6.根据权利要求1所述的旋转爆震发动机，其特征在于，所述燃烧室的外壁和所述中心柱均设置有水冷夹层，所述水冷夹层内注入有水冷液； 所述水冷液注入所述水冷夹层后，可以对所述燃烧室外壁和所述中心柱侧壁分别进行水冷降温。 7.根据权利要求3所述的旋转爆震发动机，其特征在于，所述燃料喷嘴包括：压力式雾化喷嘴、旋流式雾化喷嘴或撞击式雾化喷嘴。 8.根据权利要求1所述的旋转爆震发动机，其特征在于，点火装置包括：火花塞、高能点火器或等离子助燃器。 9.一种旋转爆震发动机的控制方法，所述方法应用于上述权利要求1-8任一项所述的旋转爆震发动机，其特征在于，所述方法，包括： 将所述燃料从所述燃料喷嘴注入所述燃料室； 控制氧化剂从氧化剂环缝注入所述燃烧室，并对所述燃烧室内的所述燃料进行剪切与混合；其中，所述氧化剂注入所述燃烧室压强要大于所述燃料进入所述燃烧室的压强； 启动点火装置引爆所述燃烧室内混合了氧化剂的燃料，所述燃料引爆后在所述燃烧室侧壁的凹坑处低速驻定气旋并形成高温燃气气膜； 通过补料环形件向所述燃烧室尾部注入所述燃料，使所述尾部补充的燃料与头部和中部燃烧后残余的燃料混合，并再次燃烧。 10.一种具有旋转爆震发动机装置，其特征在于，包括：上述权利要求1-8任一项所述的旋转爆震发动机。