抑制压力反传的旋转爆震燃烧室喷注结构、旋转爆震涡轮发动机

本发明涉及吸气式旋转爆震涡轮发动机，具体涉及一种抑制压力反传的旋转爆震燃烧室喷注结构、旋转爆震涡轮发动机。

背景技术：

1、传统的吸气式航空发动机燃烧大都采用基于布雷顿循环的等压燃烧方式，随着科技以及工程技术的进步，该方式下的循环效率已逐渐到达瓶颈，很难再有大的提升。爆震燃烧作为准等容燃烧方式，具有燃烧释热快、自增压等特点，理论上具有更高的循环效率和更低的污染物排放，在应用爆震燃烧手段的燃烧室中，旋转爆震燃烧室结构简单，仅需一次起爆即可长时稳定工作，有望带来航空发动机领域的跨越式发展。

2、旋转爆震燃烧室通过其中沿周向不断旋转传播的一道或多道爆震波点燃轴向喷注的燃料-氧化剂混合物来完成燃烧过程，并带来增压效应，爆震波可看做化学反应与激波的强耦合波，耦合爆震波可以在燃烧室内与沿燃料喷注相垂直的方向以上千米的速度循环传播，不断燃烧喷注的混合气，该燃烧方式大幅提高了燃烧速率，使得燃烧室能够在相当宽泛的来流速度范围内稳定运行，并缩短燃烧室内停留时间从而降低nox等污染物的产生和排放。

3、然而，旋转传播的爆震波不可避免地带来对其上下游的压力振荡，尤其是对其上游的压力反传，在爆震燃烧室应用于吸气式发动机的过程中，该问题必须得到解决。众所周知，压气机的平稳运行条件较为严苛，微小的扰动都可能带来流动分离、效率降低甚至发生喘振，而压气机的效率对航空发动机的循环效率影响巨大，当压气机效率较低时，旋转爆震涡轮发动机的效率甚至会低于传统涡轮发动机；另一方面，高频转动传播的拖尾激波沿上游回传势必影响发动机的稳定性和使用寿命，因此在爆震燃烧室与吸气式发动机的匹配中控制、削减压力反传这一工作势在必行。

4、因此，有学者通过重新设计隔离段、隔离结构等尝试对压力反传进行控制，也有通过一些喷注结构来进行削减，但是综合考虑流动损失，流量匹配的相关研究较少。

技术实现思路

1、因此，本发明提供一种抑制压力反传的旋转爆震燃烧室喷注结构、旋转爆震涡轮发动机。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种抑制压力反传的旋转爆震燃烧室喷注结构，包括：燃烧室，所述燃烧室为筒状结构；laval喷注通道，设于所述燃烧室的一端，所述laval喷注通道包括多个槽体，所述槽体与所述燃烧室所在轴线倾斜设置；空气喷注腔，设于所述laval喷注通道远离所述燃烧室的一端；储存通道，与所述燃烧室的内壁间隔设置，所述储存通道内设有燃料，且在所述储存通道与燃烧室之间设有多个燃料喷注孔。

3、进一步地，所述槽体与所述燃烧室所在的轴线之间的夹角为10°-40°。

4、进一步地，所述槽体与所述燃烧室所在的轴线之间的夹角为15°。

5、进一步地，所述槽体与所述燃烧室所在的轴线之间的夹角为30°。

6、进一步地，所述laval喷注通道的喉部宽度为0.5mm，入流宽度为1.5mm。

7、进一步地，还包括格栅，所述格栅插入至所述槽体内。

8、本发明还提供了一种旋转爆震涡轮发动机，包括所述的抑制压力反传的旋转爆震燃烧室喷注结构。

9、进一步地，还包括：压气机出口导叶，所述出口导叶设于所述空气喷注腔远离所述燃烧室的一端。

10、进一步地，还包括：所述燃烧室远离所述压气机出口导叶的一端设有超音速涡轮。

11、本发明技术方案，具有如下优点：

12、本发明提供的抑制压力反传的旋转爆震燃烧室喷注结构，包括：燃烧室，所述燃烧室为筒状结构；laval喷注通道，设于所述燃烧室的一端，所述laval喷注通道包括多个槽体，所述槽体与所述燃烧室所在轴线倾斜设置；空气喷注腔，设于所述laval喷注通道远离所述燃烧室的一端；储存通道，与所述燃烧室的内壁间隔设置，所述储存通道内设有燃料，且在所述储存通道与燃烧室之间设有多个燃料喷注孔。

13、通过在燃烧室的一端设置laval喷注通道同时，所述喷注通道包括多个槽体，所述槽体与所述燃烧室所在轴线倾斜设置；喷注结构能够在一定程度上削减压力振荡向上游传播的情况，沿爆震波传播方向倾斜的喷注结构控制压力反传效果更明显，且流场稳定性明显增强。具体结果详见发明效果。

14、具体地，燃烧室主要依靠，燃烧室内旋转传播的爆震波不断点燃喷入的未燃新鲜预混气体来工作，爆震波会附带下游出口部分的斜激波和上游反传拖尾激波，拖尾激波的旋转传播会带来上游部件的周期性压力振荡，影响上游部件正常工作，因此有必要控制削减该波或者压力振荡的向上游传播。laval喷注通道能够在一定程度上削减压力振荡向上游传播的情况，沿爆震波传播方向倾斜的laval喷注结构控制压力反传效果更明显，且流场稳定性明显增强。

15、提供
技术实现要素：
部分是为了以简化的形式来介绍对概念的选择，它们在下文的具体实施方式中将被进一步描述。发明内容部分无意标识本公开的重要特征或必要特征，也无意限制本公开的范围。

技术特征：

1.一种抑制压力反传的旋转爆震燃烧室喷注结构，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的抑制压力反传的旋转爆震燃烧室喷注结构，其特征在于，所述槽体(3)与所述燃烧室(1)所在的轴线之间的夹角为10°-40°。

3.根据权利要求2所述的抑制压力反传的旋转爆震燃烧室喷注结构，其特征在于，所述槽体(3)与所述燃烧室(1)所在的轴线之间的夹角为15°。

4.根据权利要求2所述的抑制压力反传的旋转爆震燃烧室喷注结构，其特征在于，所述槽体(3)与所述燃烧室(1)所在的轴线之间的夹角为30°。

5.根据权利要求2所述的抑制压力反传的旋转爆震燃烧室喷注结构，其特征在于，所述laval喷注通道(2)的喉部宽度为0.5mm，入流宽度为1.5mm。

6.根据权利要求5所述的抑制压力反传的旋转爆震燃烧室喷注结构，其特征在于，还包括格栅(7)，所述格栅(7)插入至所述槽体(3)内。

7.一种旋转爆震涡轮发动机，其特征在于，包括权利要求1-6中任一项所述的抑制压力反传的旋转爆震燃烧室喷注结构。

8.根据权利要求7旋转爆震涡轮发动机，其特征在于，还包括：

9.根据权利要求8旋转爆震涡轮发动机，其特征在于，还包括：所述燃烧室(1)远离所述压气机出口导叶(7)的一端设有超音速涡轮(9)。

技术总结
本发明涉及吸气式旋转爆震涡轮发动机技术领域，具体涉及一种抑制压力反传的旋转爆震燃烧室喷注结构，包括：燃烧室，燃烧室为筒状结构；Laval喷注通道，设于燃烧室的一端，Laval喷注通道包括多个槽体，槽体与燃烧室所在轴线倾斜设置；空气喷注腔，设于Laval喷注通道远离燃烧室的一端；储存通道，与燃烧室的内壁间隔设置，储存通道内设有燃料，且在储存通道与燃烧室之间设有多个燃料喷注孔。通过在燃烧室的一端设置Laval喷注通道同时，槽体与燃烧室所在轴线倾斜设置；喷注结构能够在一定程度上削减压力振荡向上游传播的情况，沿爆震波传播方向倾斜的喷注结构控制压力反传效果更明显，流场稳定性明显增强。

技术研发人员：温风波,韩佳骏,苏良俊,赵智源,罗余曦,万晨昕,姜庆宇,管晨
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/29