一种基于壁面微结构燃烧室的爆震燃烧装置及控制方法

本发明涉及爆震燃烧室热防护，具体而言，涉及一种基于壁面微结构燃烧室的爆震燃烧装置及控制方法。

背景技术：

1、发动机是重要的动力来源装置，发动机内部的燃烧方式旋转爆震由于具有燃烧自增压和燃气温度高等特点正在逐渐替代等压燃烧。但旋转爆震燃烧的流场存在高频周期变化，这个高频周期变化的流场会扰动发动机侧壁处冷却剂的完整性，使得气膜冷却失效，降低发动机的冷却效率。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明实施例的目的在于提供一种基于壁面微结构燃烧室的爆震燃烧装置及控制方法。

2、第一方面，本发明实施例提供了一种基于壁面微结构的旋转爆震燃烧装置，其特征在于，所述装置，包括：点火机构、燃烧室、内壁冷却机构、外壁冷却机构和燃料机构；

3、所述点火机构、内壁冷却机构、外壁冷却机构和燃料机构均分别与所述燃烧室连通，所述内壁冷却机构嵌入至所述外壁冷却机构，所述燃烧室位于所述外壁冷却机构和所述内壁冷却机构之间，所述燃料机构位于所述外壁冷却机构远离所述燃烧室一端，所述点火机构安装于所述外壁冷却机构且延伸至所述燃烧室；

4、所述燃料机构，用于向所述燃烧室输送可燃燃料；

5、所述点火机构，用于控制所述燃烧室内的可燃燃料的点燃；

6、所述内壁冷却机构，用于在所述燃烧室内的可燃燃料点燃并产生爆震后，对所述燃烧室内壁进行冷却；

7、所述外壁冷却机构，用于在所述燃烧室内的可燃燃料点燃并产生爆震后，对所述燃烧室外壁进行冷却。

8、第二方面，本发明实施例还提供了一种基于壁面微结构燃烧室控制方法，所述方法应用于上述第一方面的旋转爆震燃烧装置，所述方法包括：

9、将所述冷却剂分别注入所述内壁冷却机构和所述外壁冷却机构，并在所述燃烧室形成防热保护膜；

10、控制所述可燃燃料从所述燃料机构注入所述燃烧室内；

11、点燃所述点火机构并将所述可燃燃料在所述燃烧室引爆；

12、引爆后的所述可燃燃料产生的燃烧产物从所述连通口喷出。

13、第三方面，本发明实施例还提供了一种发动机，包括：上述第一方面的旋转爆震燃烧装置。

14、本申请上述第一方面至第三方面提供的方案中，通过燃料机构向燃烧室注入可燃燃料，点火机构对燃烧室内的可燃燃料进行点燃并产生爆震，通过内壁冷却机构对燃烧室内壁进行冷却与保护，通过外壁冷却机构对燃烧室外壁进行冷却与保护。与相关技术中燃烧室内未设置有内壁冷却机构和外壁冷却机构而无法对燃烧室内壁和外壁进行冷却的方式相比，在燃烧室内壁上的内壁冷却机构，以及在燃烧室外壁上的外壁冷却机构，可以实现与燃烧室内部进行热交换，能够进一步提升燃烧室的热防护效果。

15、为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

技术特征：

1.一种基于壁面微结构的旋转爆震燃烧装置，其特征在于，所述装置，包括：点火机构、燃烧室、内壁冷却机构、外壁冷却机构和燃料机构；

2.根据权利要求1所述的旋转爆震燃烧装置，其特征在于，所述燃烧室，包括：内侧壁、连通口和外侧壁；

3.根据权利要求2所述的旋转爆震燃烧装置，其特征在于，所述内壁冷却机构，包括：内通道、内储留腔和内冷却剂喷孔；

4.根据权利要求3所述的旋转爆震燃烧装置，其特征在于，所述外壁冷却机构，包括：外通道口、外储留腔和外冷却剂喷孔；

5.根据权利要求4所述的旋转爆震燃烧装置，其特征在于，所述外冷却剂喷孔与所述燃烧室连接的一端位于所述燃烧室外侧壁上设置的所述槽道中心处，所述内冷却剂喷孔与所述燃烧室连接的一端位于所述燃烧室内侧壁上的槽道中心处。

6.根据权利要求1所述的旋转爆震燃烧装置，其特征在于，所述燃料机构，包括：燃料环开口、燃料腔、氧化剂环缝和燃料喷孔；

7.根据权利要求1所述的旋转爆震燃烧装置，其特征在于，所述点火机构，包括：连通管和点火元件；

8.根据权利要求2所述的旋转爆震燃烧装置，其特征在于，所述内壁冷却机构中与所述连通口开口方向朝向一致的一侧表面上设置有锥形件。

9.一种基于壁面微结构燃烧室控制方法，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燃烧装置，其特征在于，所述方法包括：

10.一种发动机，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燃烧装置。

技术总结
本发明提供了一种基于壁面微结构的旋转爆震燃烧装置，包括：燃烧室以及与燃烧室连接的点火机构、内壁冷却机构、外壁冷却机构和燃料机构；燃料机构，用于向燃烧室输送可燃燃料；点火机构，用于控制燃烧室内的可燃燃料的点燃；内壁冷却机构，用于在燃烧室内的可燃燃料点燃并产生爆震后，对燃烧室内壁进行冷却；外壁冷却机构，用于在燃烧室内的可燃燃料点燃并产生爆震后，对燃烧室外壁进行冷却。本发明实施例通过槽道，能够有效提升冷却剂在内侧壁和外侧壁的停留时间，且避免冷却剂被爆震冲击波吹散，能够沿长冷却剂形成冷却层的冷却时间，能够在爆震波扫掠后诱导燃烧室产生局部高温高压电，改善惰性的冷却剂对爆震波传播稳定性造成的影响。

技术研发人员：王兵,师迎晨,闻浩诚,张咏渤
受保护的技术使用者：清华大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15