一种双模态超燃冲压发动机角度可调支板稳焰器

本发明属于双模态超燃冲压发动机，具体涉及一种双模态超燃冲压发动机角度可调支板稳焰器。

背景技术：

1、液态碳氢燃料双模态超燃冲压发动机是一种具备宽域飞行范围的发动机，其工作范围横跨2-8马赫，在低马赫数和高马赫数工作情况下均能实现较高的推力和比冲。

2、为了保证发动机燃烧室内可以实现稳定燃烧，需要在燃烧室建立一个低速回流区，以实现燃料的驻留时间大于点火延迟时间，常用的结构为可喷注燃料的支板以及凹腔结构。通常情况下，支板的阻塞比越大，支板尾部回流区越大越稳定，火焰的稳定效果越好；但在马赫数较高时，来流总温较高，较小的支板阻塞比即可实现稳焰，而大阻塞比反而会产生较高的流动阻力，从而降低发动机性能。因此为实现发动机在全工作范围内同时具备较高的支板稳焰性能和较小的流动阻力，需要根据不同来流状态和燃烧组织策略，实时对支板阻塞比进行调整。

3、现有少部分支板采用角度可调方案实现支板阻塞比的变化，但这些方案的实用性、可靠性较弱，机构较为复杂，无法应用在燃烧流动复杂以及热环境恶劣的双模态冲压发动机燃烧室中，同时很难兼顾宽域飞行范围下高稳焰性能和低流动阻力的优点。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种双模态超燃冲压发动机角度可调支板稳焰器，实现了冲压发动机燃烧室的高效低阻燃烧。

2、本发明采用以下技术方案：一种双模态超燃冲压发动机角度可调支板稳焰器，包括稳焰支板，稳焰支板包括：两个稳焰支板本体，均为竖直设置的板体，两者左右间隔设置，且相平行；各稳焰支板本体由前到后包括轴向上相连接的钝体和长方体。

3、在各稳焰支板本体内，且位于钝体和长方体的连接处上下贯穿一转轴，转轴的上下两端穿出稳焰支板本体的上下壁面，其位于稳焰支板本体内和上端的部分为中空腔体结构，且上端为敞口状，中空腔体为煤油积液腔。

4、在各稳焰支板本体的左右侧壁上，且位于钝体和长方体的连接处开设有多个煤油喷孔，各煤油喷孔均与煤油积液腔相连通。

5、稳焰支板用于设置于燃烧室本体内，且前端朝向燃烧室本体入口端；两个稳焰支板本体以转轴为固定轴，前端可同时朝向或远离燃烧室本体的中轴线运动，同时，其后端可同时远离或朝向燃烧室本体的中轴线运动，用于改变燃烧室本体内的流道大小。

6、进一步地，钝体为楔形，且尖端朝向前端。

7、进一步地，多个煤油喷孔在竖直方向上间隔排布，且在左右两侧壁上对称排布。

8、进一步地，该稳焰支板与作动机构相连接，作动机构用于带动稳焰支板转动；作动机构包括两个支板转轴连接杆，一个支板转轴连接杆对应一个转轴，各支板转轴连接杆均水平设置，前端与对应的转轴的上端相连接。

9、在各支板转轴连接杆的后端均各通过连接轴与一水平设置的连接杆相连接。各连接杆为一长条状板体，在板体上，且位于板体的后端端开设有上下贯通的滑动孔，滑动孔为沿连接杆走向的长条状；两个连接杆的开孔端上下叠放，在两个滑动孔内上下贯穿设置有竖直向的柱状滑块；滑块可沿滑动孔的走向滑动；

10、滑块用于：带动两个连接杆绕对应的连接轴转动，且在其向前滑动时，两个连接杆推动对应的连轴连接杆的后端朝向外转动，并通过转轴带动稳焰支板本体的前端向内转动，后端向外转动；在其向后滑动时，两个连接杆推动对应的连轴连接杆的后端朝向内转动，并通过转轴带动稳焰支板本体的前端向外转动，后端向内转动。

11、进一步地，滑块与电机相连接。

12、本发明还公开了一种双模态超燃冲压发动机的燃烧室，包括稳焰支板和燃烧室本体，稳焰支板为两组，前后间隔设置于燃烧室本体内，各转轴的上下端竖直穿过燃烧室本体的上下壳体；作动机构位于燃烧室本体上壳体上部。

13、本发明还公开了上述的一种双模态超燃冲压发动机的燃烧室的工作过程，工作过程如下：

14、在低马赫数时，上游稳焰支板本体与来流夹角为0°；下游稳焰支板本体的滑块向后运动，滑块与转轴之间的距离逐渐增大，两个连接杆转动，夹角减小，并带动连接轴向内侧靠近；带动转轴连接杆产生与连接杆反向的转动，转轴连接杆与连接杆的夹角增大，连接杆7带动转轴转动，带动下游稳焰支板前端向外旋转至预定角度。

15、加速至中等马赫数时，上游稳焰支板本体的滑块向后运动，滑块与转轴之间的距离逐渐增大，两个连接杆转动，夹角减小，并带动连接轴向内侧靠近；带动转轴连接杆产生与连接杆反向的转动，转轴连接杆与连接杆的夹角增大，连接杆带动转轴转动，带动上游稳焰支板前端向外旋转至预定角度；下游稳焰支板本体与来流夹角为初始角度。

16、在高马赫数时，滑块向前运动，滑块与转轴之间的距离减小，两个连接杆转动，夹角增大，并带动连接轴向外侧靠近；带动转轴连接杆产生与连接杆反向的转动，转轴连接杆与连接杆的夹角减小，连接杆带动转轴转动，带动上游稳焰支板前端向内旋转至0°；下游稳焰支板本体保持不变。

17、本发明的有益效果是：1.通过稳焰支板角度变化可以实现发动机燃烧室在宽域工作的燃烧调控，在不同来流马赫数下转动不同角度，保证更高的掺混效率以获得更高的燃烧效率，同时尽可能降低支板流阻，提高发动机的性能。2.转轴中空部分为煤油积液腔，稳焰支板本体两侧有煤油喷注孔，在发动机工作过程中可以实时喷注煤油燃料，功能集成度高，进一步降低发动机总体的结构系统复杂度。3.将作动机构的平移转换成稳焰支板角度变化，总体结构简单，制造、使用以及维护都更加简单和高效，显著降低成本，同时工作可靠性高。

技术特征：

1.一种双模态超燃冲压发动机角度可调支板稳焰器，其特征在于，包括稳焰支板，所述稳焰支板包括：两个稳焰支板本体(1)，均为竖直设置的板体，两者左右间隔设置，且相平行；各所述稳焰支板本体(1)由前到后包括轴向上相连接的钝体和长方体；

2.如权利要求1所述的一种双模态超燃冲压发动机角度可调支板稳焰器，其特征在于，所述钝体为楔形，且尖端朝向前端。

3.如权利要求2所述的一种双模态超燃冲压发动机角度可调支板稳焰器，其特征在于，多个所述煤油喷孔(4)在竖直方向上间隔排布，且在左右两侧壁上对称排布。

4.如权利要求3所述的一种双模态超燃冲压发动机角度可调支板稳焰器，其特征在于，所述稳焰支板与作动机构相连接，所述作动机构用于带动所述稳焰支板转动；

5.如权利要求4所述的一种双模态超燃冲压发动机角度可调支板稳焰器，其特征在于，所述滑块(8)与电机相连接。

6.一种双模态超燃冲压发动机的燃烧室，其特征在于，包括稳焰支板和燃烧室本体(9)，所述稳焰支板为两组，前后间隔设置于所述燃烧室本体(9)内，各所述转轴(2)的上下端竖直穿过所述燃烧室本体(9)的上下壳体；所述作动机构位于所述燃烧室本体(9)上壳体上部。

7.如权利要求8所述的一种双模态超燃冲压发动机的燃烧室的工作过程，其特征在于，工作过程如下：

技术总结
本发明公开了一种双模态超燃冲压发动机角度可调支板稳焰器，包括稳焰支板，稳焰支板包括：两个稳焰支板本体，均为竖直设置的板体，两者左右间隔设置；各稳焰支板本体由前到后包括轴向上相连接的钝体和长方体；在各稳焰支板本体内，且位于钝体和长方体的连接处上下贯穿一转轴，转轴的上下两端穿出稳焰支板本体的上下壁面，其位于稳焰支板本体内和上端的部分为中空腔体结构，中空腔体为煤油积液腔；在各稳焰支板本体的左右侧壁上，且位于钝体和长方体的连接处开设有多个煤油喷孔，各煤油喷孔均与煤油积液腔相连通；使用该双模态超燃冲压发动机角度可调支板稳焰器，实现了冲压发动机燃烧室的高效低阻燃烧。

技术研发人员：秦飞,陈兴良,邱吉峥,朱韶华,安健,王亚军
受保护的技术使用者：西北工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/5/8