支干互激燃烧器的制作方法

文档序号:35345179发布日期:2023-09-07 18:47阅读:43来源:国知局

本公开涉及燃烧,具体涉及支干互激燃烧技术。


背景技术:

1、脉冲燃烧室需要扫气进气、油气混合、点火燃烧,属于间歇式燃烧,低压缩比脉冲燃烧室、每升功率先天不足。


技术实现思路

1、1.支干互激燃烧器

2、燃烧室a1与燃烧室a2通过进气管共用、排气管共用,建立支路对位关联,组成燃烧组a.

3、燃烧室b1与燃烧室b2通过进气管共用、排气管共用,建立支路对位关联,组成燃烧组b.

4、燃烧组a与燃烧组b通过干路的进、排气管路共用建立对位关联。见图1.

5、燃烧室a1内的可燃混合气在小室爆燃的激发下,产生爆燃。爆燃冲击波或爆轰波,沿支管高速传播,高速冲击波在支干交汇口无明显的能量外溢。燃烧室a2内的可燃混合气在高能冲击波作用下产生爆燃。爆燃膨胀波与冲压回弹波沿共用管路高速传播,轰击燃烧室a1.燃烧室a1内未燃尽成分在高能冲击波作用下产生补燃。补燃膨胀波与冲压回弹波沿共用支管传播轰击燃烧室a2.燃烧室a2内未燃尽成分在冲击波作用下补燃。补燃膨胀波与冲压回弹波沿共用支管传播轰击燃烧室a1……燃烧室a1与燃烧室a2构成互激震荡式燃烧。燃料临近燃尽时燃烧膨胀波衰减、震荡强度下降,燃烧膨胀气体在支干交汇口开始向干路释放,能量释放使支路震荡迅速衰减,燃烧膨胀气体以冲击波形式向干路迅速释放。

6、a组燃烧冲击波沿干路向b组传播,冲击波能量的50%左右经排气管和溢流口输出,约30%的冲击波将燃烧组b的排气口覆盖后、轰击燃烧组b.

7、约20%的冲击波能量转化为冲压室静压能,待冲击波峰通过后冲压室喷射,以能量的定向释放、射流射吸,对燃烧组进行强制吹扫。燃烧组在强制吹扫、增压进气、排气管路惯性扫气的三重作用下,扫气速度、扫净率、进气速度皆提升。

8、燃烧组b受燃烧组a的冲击波冲压,经燃料液雾正时喷注、燃烧室b1爆燃小室的正时点火,燃烧室b1与燃烧室b2产生支路互激震荡燃烧。燃料临近燃尽时支路震荡强度下降,燃烧组b的燃烧膨胀气体以冲击波形式向干路迅速释放。冲击波能量的30%左右沿干路传播、轰击燃烧组a。

9、燃烧组a受燃烧组b的冲击波冲压、经燃料液雾正时喷注、燃烧室a1爆燃小室的正时点火,燃烧室a1与燃烧室a2产生支路互激震荡式燃烧。

10、通过干路中的多个压力传感器,依靠传感数据与燃烧控制程序,燃烧室a1与燃烧室a2构成支路互激震荡式燃烧,燃烧室b1与燃烧室b2构成支路互激震荡式燃烧。燃烧组a与燃烧组b构成干路互激谐振式燃烧。

11、支干互激燃烧器采用过度扫气式内表冷与外散热片气流式冷却。爆燃小室使用低耗氧的高活性燃料,由硝基甲烷、环氧乙烷等组成。

12、主燃烧的燃料使用烷基复合燃料,主要由汽油、煤油和添加剂组成。由小室爆燃激发中等活性燃料的快速燃烧,使燃料成本得到控制。燃料燃尽前,支路对位燃烧室内多频次脉冲高压、燃烧室内气体运动剧烈、燃料液滴与高温气体的相对运动充分,使燃烧速度与燃烧裕度提升。干路冲击波互激使燃烧室的压缩比提高,配合无气门式高速配气支持的高频次燃烧,使燃烧室的每升功率高于400千瓦。

13、燃烧器采用过度扫气式内吹扫式冷却与外散热片的气流式冷却。

14、高频强化型支干互激燃烧器,主用于脉冲射吸冲压式高超音速压气机、脉冲射扇发动机、脉冲喷气式发动机、脉冲涡轮桨类航空发动机、脉冲涡轮扇类航空发动机、脉冲涡轮轴船用发动机、脉冲涡轮轴发电机、脉冲涡轮轴车用发动机、脉冲涡轮轴压气机、脉冲涡轮轴大功率泵等。

15、2.无气门式配气总成

16、将支干互激燃烧输出脉冲燃烧冲击波或爆轰波的部分能量转化为冲压室静压能,冲击波峰通过后冲压室喷射。冲压室定向喷射的射流构成加强型扫气动力,射流射吸、增压的进气、排气管路的惯性扫气,构成扫气进气的辅助动力。由冲压室、压缩气进气管、溢流口、惯性扫气排气管,构成无气门式配气总成。溢流口溢出的脉冲混合气用于驱动进气口增压器。

17、配气流程包括启动前的5秒钟吹扫、燃烧组a互激震荡燃烧后的脉冲能量输出、燃烧组a的扫气进气、燃烧组b互激震荡燃烧后的脉冲能量输出,结构对称,依次循环。见图2.

18、3.支干互激、互激谐振双模燃烧器

19、在支干互激燃烧器中,支路互激震荡燃烧的互激强度高,主燃烧室不能使用高活性燃料。

20、大气层外使用低耗氧或中等耗氧的燃料时,燃料中包含硝基甲烷、环氧乙烷等高活性成分。

21、为满足航空航天的通用性,采用支干互激燃烧与互激谐振燃烧可以相互切换的双模式燃烧。见图3.

22、在支干互激燃烧器a组的a1、a2燃烧室之间安装爆燃点火器,支干互激燃烧器b组的b1、b2燃烧室之间安装爆燃点火器。见图4.

23、爆燃点火器内有主爆燃小室、通过小孔径通道与相邻的关联爆燃小室联通。主爆燃小室内低耗氧高活性燃料液雾经火花塞正时点火,产生爆燃。爆燃膨胀波夹带未燃尽燃料液滴形成的火焰、通过主通道轰击相对的主燃烧室,通过小孔径通道轰击相邻的关联爆燃小室,关联爆燃小室内的燃料喷嘴不喷射燃料液雾时,小孔径通道传递的爆轰波冲壁衰减,爆燃点火器产生单向点火,支路对位的两个主燃烧室点火不同步,产生支路互激震荡式燃烧。

24、关联爆燃小室与主爆燃小室同步喷射燃料液雾时,主爆燃小室爆燃爆轰波通过小孔径通道激发相邻的关联爆燃小室爆燃,爆燃点火器产生双向轰击式点火,支路对位的两个燃烧室的点火趋于同步,支路互激震荡燃烧消失,支干互激燃烧器转变为双室并联型互激谐振式燃烧器。大气层内使用支干互激燃烧模式,大气层外使用烷基燃料时,选择支干互激燃烧模式,大气层外使用硝基燃料时,选择互激谐振燃烧模式。

25、通过关联爆燃小室燃料喷射的启闭,实现支干互激燃烧与互激谐振燃烧的相互切换,构成支干互激、互激谐振双模燃烧器。大气层内,采用过度扫气式内吹扫式冷却与外散热片气流式冷却。大气层外采用氧化剂蒸发式冷却,过氧化氢催化分解生成的氧气与水雾,理化性质相对温和,可用于系统冷却与助燃。



技术特征:

1.支干互激燃烧器。

2.冲压室能量蓄积、定向喷射式加强型扫气。

3.支干互激、互激谐振双模燃烧器。


技术总结
本申请公开一种支干互激燃烧器。支干互激燃烧器是支路互激震荡燃烧、干路互激谐振燃烧,组成的复合型脉冲互激燃烧器。用于脉冲喷气式发动机的燃烧系统、脉冲涡轮轴发动机的燃烧系统。

技术研发人员:赵渺
受保护的技术使用者:赵渺
技术研发日:
技术公布日:2024/1/15
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