本發(fā)明涉及爆震發(fā)動機設(shè)備領(lǐng)域，特別是涉及一種推進系統(tǒng)。此外，本發(fā)明還涉及一種包括上述推進系統(tǒng)的超聲速爆震發(fā)動機。

背景技術(shù)：

隨著高超聲速飛行器的發(fā)展，推進系統(tǒng)的效率成為了制約發(fā)動機推力進一步提高的瓶頸之一，而爆震燃燒熱力循環(huán)效率高、熱釋放快，基于爆震燃燒的超聲速推進系統(tǒng)布局緊湊，結(jié)構(gòu)簡單，因此，爆震基發(fā)動機可作為高超聲速推進系統(tǒng)的潛在方案。

現(xiàn)有技術(shù)中，在高超聲速條件下，爆震燃燒室通過斜坡誘導(dǎo)爆震的方式組織燃燒，一體化的超聲速爆震發(fā)動機中，燃料在前體噴入，燃燒和來流迅速混合，在前體處斜坡誘導(dǎo)產(chǎn)生斜爆震波，通過爆震波的預(yù)混氣體迅速地在燃燒室發(fā)生燃燒，之后通過擴張段膨脹產(chǎn)生推力。

然而，現(xiàn)有技術(shù)中主要考慮的是采用壁面斜坡或主流的尖劈誘導(dǎo)形成爆震波的方式組織爆震燃燒，在采用斜坡起爆時，斜坡容易導(dǎo)致氣動加熱問題，燃燒效率低。

同時，現(xiàn)有技術(shù)中的推進系統(tǒng)，燃燒室和擴張噴管單獨設(shè)置，由于燃燒室需要混合燃料，因此，燃燒室的長度一般都較長，導(dǎo)致整個推進系統(tǒng)的體積較大，發(fā)動機的結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

因此，如何解決推進系統(tǒng)的氣動加熱問題，是本領(lǐng)域技術(shù)人員目前需要解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種推進系統(tǒng)，該推進系統(tǒng)采用熱射流誘導(dǎo)斜爆震燃燒，與斜坡或尖劈起爆相比，熱射流相當(dāng)于一個氣動斜坡，無需冷卻、調(diào)節(jié)方便。本發(fā)明的另一目的是提供一種包括上述推進系統(tǒng)的超聲速爆震發(fā)動機。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種推進系統(tǒng)，包括進氣道、燃燒室和與所述燃燒室連接的擴張噴管，所述燃燒室的壁面上設(shè)有供熱射流噴出后誘發(fā)來流形成斜爆震波的熱射流噴口；所述斜爆震波作用在所述擴張噴管靠近所述燃燒室的一端，并且沿所述擴張噴管的壁面推進。

優(yōu)選的，所述熱射流噴口位于所述燃燒室的下壁面，并且噴口方向朝上。

優(yōu)選的，所述熱射流噴口設(shè)置在所述燃燒室靠近所述擴張噴管的一端。

優(yōu)選的，所述熱射流噴口上連接有熱射流輸送管道。

優(yōu)選的，還包括與所述熱射流噴口連接的控制器，所述控制器用于：

獲取所述來流的流速；

根據(jù)所述來流的流速計算所述熱射流噴口的最佳噴射強度；

調(diào)節(jié)所述熱射流噴口中噴出的熱射流強度至所述最佳噴射強度。

優(yōu)選的，所述燃燒室與所述擴張噴管形成一體化燃燒室擴張噴管。

優(yōu)選的，所述進氣道與所述燃燒室之間通過隔離段連通。

優(yōu)選的，所述進氣道的前端設(shè)有前體燃料噴注口，所述前體燃料噴注口用于向所述進氣道中噴入燃料以形成預(yù)混燃料。

本發(fā)明還提供一種超聲速爆震發(fā)動機，包括上述任意一項所述的推進系統(tǒng)。

本發(fā)明所提供的推進系統(tǒng)，包括進氣道、燃燒室和與所述燃燒室連接的擴張噴管，所述燃燒室的壁面上設(shè)有供熱射流噴出后誘發(fā)來流形成斜爆震波的熱射流噴口；所述斜爆震波作用在所述擴張噴管靠近所述燃燒室的一端，并且沿所述擴張噴管的壁面推進。該推進系統(tǒng)，通過在所述燃燒室設(shè)置所述熱射流噴口，在所述來流流動至所述燃燒室中，通過所述熱射流噴口射出熱射流，誘導(dǎo)所述來流起爆，熱射流相當(dāng)于一個氣動斜坡，無需冷卻、調(diào)節(jié)方便，可有效解決現(xiàn)有技術(shù)中的氣動加熱問題，可有效提高燃燒效率。

本發(fā)明所提供的超聲速爆震發(fā)動機設(shè)有上述推進系統(tǒng)，由于所述推進系統(tǒng)具有上述技術(shù)效果，因此，設(shè)有該推進系統(tǒng)的超聲速爆震發(fā)動機也應(yīng)當(dāng)具有相應(yīng)的技術(shù)效果。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明所提供的推進系統(tǒng)一種具體實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；

其中：1-前體燃料噴注口、2-預(yù)混燃料、3-進氣道入口、4-熱射流噴口、5-斜爆震波、A-進氣道、B-隔離段、C-一體化燃燒室擴張噴管。

具體實施方式

本發(fā)明的核心是提供一種推進系統(tǒng)，該推進系統(tǒng)利用熱射流進行起爆來流預(yù)混氣體，避免了較低速度時斜坡無法起爆來流預(yù)混氣體，提高了斜爆震發(fā)動機使用工作的范圍。本發(fā)明的另一核心是提供一種包括上述推進系統(tǒng)的超聲速爆震發(fā)動機。

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

請參考圖1，圖1為本發(fā)明所提供的推進系統(tǒng)一種具體實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。

在該實施方式中，推進系統(tǒng)包括進氣道A、燃燒室和與燃燒室連接的擴張噴管，燃燒室的壁面上設(shè)有供熱射流噴出后誘發(fā)來流形成斜爆震波5的熱射流噴口4；斜爆震波5作用在擴張噴管靠近燃燒室的一端，并且沿擴張噴管的壁面推進。

具體的，該推進系統(tǒng)設(shè)計狀態(tài)為高超聲速狀態(tài)，燃燒室中的來流速度大于斜爆震波5的火焰前傳速度，使得斜爆震波5能夠穩(wěn)定在燃燒室位置。

該推進系統(tǒng)基于熱射流起爆，通過在燃燒室設(shè)置熱射流噴口4，在來流流動至燃燒室中，通過熱射流噴口4射出熱射流，誘導(dǎo)來流起爆，熱射流相當(dāng)于一個氣動斜坡，無需冷卻、調(diào)節(jié)方便，可有效解決現(xiàn)有技術(shù)中的氣動加熱問題，可有效提高燃燒效率。

進一步，熱射流噴口4位于燃燒室的下壁面，并且噴口方向朝上。上述設(shè)置，可以方便由熱射流噴口4中噴出的熱射流誘導(dǎo)超聲速來流形成弓形激波，進而迅速點燃來流可燃氣形成斜爆震波5。

在上述各實施方式的基礎(chǔ)上，熱射流噴口4設(shè)置在燃燒室靠近擴張噴管的一端，以方便在斜爆震波5在擴張噴管中迅速燃燒。

在上述各實施方式的基礎(chǔ)上，熱射流噴口4上連接有熱射流輸送管道，熱射流通過熱射流輸送管道輸送至熱射流噴口4處，具體的，對于熱射流的開啟或關(guān)閉，以及對熱射流強度的調(diào)整，均可以通過安裝在熱射流輸送管道上的閥門進行控制。

在上述各實施方式的基礎(chǔ)上，還包括與熱射流噴口4連接的控制器，控制器用于：

獲取來流的流速；

根據(jù)來流的流速計算熱射流噴口4的最佳噴射強度，具體的，上述熱射流的最佳噴射強度的確定原則為，使來流點燃后形成的斜爆震波5作用在擴張噴管的壁面上，具體可以通過多次試驗總結(jié)出來流流速與熱射流的最佳噴射強度之間的關(guān)系，并以此作為控制器的數(shù)據(jù)參考依據(jù)；

調(diào)節(jié)熱射流噴口4中噴出的熱射流強度至最佳噴射強度。

上述控制器的設(shè)置，既可以控制熱射流的開啟和關(guān)閉，還可以根據(jù)來流的流速將熱射流的強度調(diào)整為最佳值，保證發(fā)動機的工作穩(wěn)定性。

在上述各實施方式的基礎(chǔ)上，燃燒室遠離進氣道A的一端設(shè)有擴張噴管，并且燃燒室與擴張噴管為一體結(jié)構(gòu)，燃燒室和擴張噴管共同構(gòu)成一體化燃燒室擴張噴管C，將斜爆震燃燒室和推力擴張噴管組合到一塊，可以有效減小斜爆震波5與擴張噴管壁面之間的反射角度。

在上述各實施方式的基礎(chǔ)上，進氣道A與燃燒室之間通過隔離段B連通，隔離段B構(gòu)成了該推進系統(tǒng)的隔離段B，隔離段B位于進氣道A和一體化燃燒室擴張噴管C之間，隔離段B除了具備隔離進氣道A和燃燒室間的相互干擾的作用外，燃料能夠在隔離段B的相對較長的距離內(nèi)進一步混合，在隔離段B的出口，即燃燒室的入口，形成完全充分混合的均勻預(yù)混可燃氣體。

在上述各實施方式的基礎(chǔ)上，進氣道A的前端設(shè)有前體燃料噴注口1，前體燃料噴注口1用于向進氣道A中噴入燃料以預(yù)混燃料22。具體的，該推進系統(tǒng)的進氣道A主要負責(zé)捕獲來流，使更多的來流經(jīng)過進氣道A前體壓縮后進入燃燒室；進氣道A還具有燃料摻混的功能，在進氣道A的前體位置有前體燃料噴注口1，噴的是氫氣燃料，噴入的燃料具有一定穿透深度；進氣道A的前體距離長，到隔離段B時燃料基本混合均勻，燃料恰好能夠完全進入進氣道入口3，不會從下面的唇口，即進氣道入口3溢出。

該推進系統(tǒng)中，由于在進氣道A的前端設(shè)有前體燃料噴注口1，并且在進氣道A和燃燒室之間設(shè)置隔離段B，因此，燃料可以在進氣道A的前體部分以及隔離段B進行混合，到達燃燒室時，已經(jīng)混合均勻，燃燒室的長度可以盡可能的縮短，進而與擴張噴管形成一體結(jié)構(gòu)，這里所指的一體化燃燒室擴張噴管C是指在擴張噴管的一端設(shè)置長度足以形成斜爆震波5的長度即可，使得一體化燃燒室擴張噴管C的總長度相對于現(xiàn)有技術(shù)中的燃燒室和擴張噴管的長度明顯降低，使得發(fā)動機的長度降低，簡化了結(jié)構(gòu)，節(jié)約制作成本，重量降低，提高發(fā)動機的整體性能。

本實施例所提供的推進系統(tǒng)，在高超聲速飛行條件下，進氣道A的前體噴入燃料，在隔離段B末尾，燃燒室之前，燃料充分混合，速度大于斜爆震燃燒波的前傳速度，一股小孔徑的熱射流從燃燒室底部噴出，誘導(dǎo)超聲速來流形成弓形激波，弓形激波迅速點燃來流可燃氣形成斜爆震波5；斜爆震波5的波面處，燃料迅速燃燒變成燃燒產(chǎn)物并且釋放大量的熱量，斜爆震波5正好作用在擴張噴管的起始位置，爆震波后的高溫燃燒產(chǎn)物在噴管發(fā)生膨脹，速度增加，使得推進系統(tǒng)產(chǎn)生推力。

本發(fā)明所提供的推進系統(tǒng)，在高超聲速來流條件下，燃燒室和出口的擴張噴管的型面，即擴張噴管的壁面結(jié)合在一起，通過燃燒室壁面的熱射流噴口4噴出的熱射流，誘導(dǎo)來流形成穩(wěn)定斜爆震波5，預(yù)混氣體通過斜爆震波5燃燒，迅速釋放熱量，膨脹產(chǎn)生推力。

除了上述推進系統(tǒng)以外，本發(fā)明還提供了一種包括上述推進系統(tǒng)的超聲速爆震發(fā)動機，該超聲速爆震發(fā)動機的其他各部分結(jié)構(gòu)請參考現(xiàn)有技術(shù)，本文不再贅述。

本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。

以上對本發(fā)明所提供的推進系統(tǒng)進行了詳細介紹。本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)。