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

背景技術(shù)：

隨著高超聲速飛行器的發(fā)展，推進(jìn)系統(tǒng)的效率成為了制約發(fā)動機(jī)推力進(jìn)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(jìn)系統(tǒng)布局緊湊，結(jié)構(gòu)簡單，因此，爆震基發(fā)動機(jī)可作為高超聲速推進(jìn)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(jī)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(kuò)張段膨脹產(chǎn)生推力。

然而，由于現(xiàn)有的爆震基發(fā)動機(jī)考慮的是采用固定角度的斜坡誘導(dǎo)形成爆震波的方式組織爆震燃燒，來流工況改變時，斜坡角度固定，燃燒波面會產(chǎn)生擁塞使得誘導(dǎo)的斜爆震波發(fā)生前傳。

同時，現(xiàn)有技術(shù)中的推進(jìn)系統(tǒng)，燃燒室和擴(kuò)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(jìn)系統(tǒng)的體積較大，發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

因此，如何提高推進(jìn)系統(tǒng)的可靠性，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(jìn)系統(tǒng)，該推進(jìn)系統(tǒng)通過調(diào)整斜坡的角度，可有效防止誘導(dǎo)的斜爆震波發(fā)生前傳。本發(fā)明的另一目的是提供一種包括上述推進(jìn)系統(tǒng)的超聲速爆震發(fā)動機(jī)。

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(jìn)系統(tǒng)，包括進(jìn)氣道和燃燒室，所述燃燒室內(nèi)安裝有用于引導(dǎo)斜爆震波的斜坡組件，所述斜坡組件包括用于改變來流流向的斜板，并且所述斜板的傾斜角度可調(diào)。

優(yōu)選的，所述斜坡組件還包括用于調(diào)節(jié)所述斜板角度的伸縮件，所述伸縮件安裝于所述斜板遠(yuǎn)離所述進(jìn)氣道的一側(cè)下部，并且所述斜板靠近所述進(jìn)氣道的一端與所述燃燒室鉸接。

優(yōu)選的，所述斜坡組件還包括用于安裝所述斜板的底座，并且所述伸縮件的一端與所述底座連接，另一端與所述斜板連接。

優(yōu)選的，所述斜板自靠近所述進(jìn)氣道的一端向遠(yuǎn)離所述進(jìn)氣道的一端向上傾斜設(shè)置。

優(yōu)選的，所述伸縮件為吊設(shè)在所述燃燒室中的鏈條，所述鏈條的一端與所述燃燒室的內(nèi)壁連接，另一端與所述斜板連接。

優(yōu)選的，還包括與所述伸縮件連接的控制器，所述控制器用于：

獲取的所述來流的流速；

根據(jù)所述來流的流速計算所述斜坡的最佳傾斜角度，以使所述來流點燃后形成的斜爆震波作用在擴(kuò)張噴管的壁面上；

調(diào)節(jié)所述伸縮件的長度，以使所述斜坡處于最佳傾斜角度。

優(yōu)選的，所述燃燒室遠(yuǎn)離所述進(jìn)氣道的一端設(shè)有擴(kuò)張噴管，并且所述燃燒室與所述擴(kuò)張噴管形成一體化燃燒室擴(kuò)張噴管。

優(yōu)選的，所述進(jìn)氣道與所述燃燒室之間通過隔離段連通。

優(yōu)選的，所述進(jìn)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(jìn)氣道中噴入燃料以預(yù)混燃料。

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

本發(fā)明所提供的推進(jìn)系統(tǒng)，包括進(jìn)氣道和燃燒室，所述燃燒室內(nèi)安裝有用于引導(dǎo)斜爆震波的斜坡組件，所述斜坡組件包括用于改變來流流向的斜板，并且所述斜板的傾斜角度可調(diào)。該推進(jìn)系統(tǒng)，通過將所述斜坡組件中的斜板設(shè)置為角度可調(diào)的斜板，可以在所述來流的流速不同時，通過調(diào)節(jié)所述斜板的傾斜角度，適應(yīng)不同流速的所述來流，保證來流爆震順利進(jìn)行，防止誘導(dǎo)的斜爆震波發(fā)生前傳，提高該發(fā)動機(jī)的使用可靠性。

本發(fā)明所提供的超聲速爆震發(fā)動機(jī)設(shè)有上述推進(jìn)系統(tǒng)，由于所述推進(jìn)系統(tǒng)具有上述技術(shù)效果，因此，設(shè)有該推進(jìn)系統(tǒng)的超聲速爆震發(fā)動機(jī)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(jìn)系統(tǒng)一種具體實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1所示斜坡組件的放大結(jié)構(gòu)示意圖；

其中：1-前體燃料噴注口、2-預(yù)混燃料、3-進(jìn)氣道入口、4-斜坡組件、41-斜板、42-伸縮件、43-底座、5-斜爆震波、a-進(jìn)氣道、b-隔離段、c-一體化燃燒室擴(kuò)張噴管。

具體實施方式

本發(fā)明的核心是提供一種推進(jìn)系統(tǒng)，該推進(jìn)系統(tǒng)通過調(diào)整斜坡的角度，可有效防止誘導(dǎo)的斜爆震波發(fā)生前傳，顯著提高爆震發(fā)動機(jī)的使用可靠性。本發(fā)明的另一核心是提供一種包括上述推進(jìn)系統(tǒng)的超聲速爆震發(fā)動機(jī)。

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(jìn)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(hù)的范圍。

請參考圖1和圖2，圖1為本發(fā)明所提供的推進(jìn)系統(tǒng)一種具體實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1所示斜坡組件的放大結(jié)構(gòu)示意圖。

在該實施方式中，推進(jìn)系統(tǒng)包括進(jìn)氣道a和燃燒室，該推進(jìn)系統(tǒng)中的進(jìn)氣道a主要負(fù)責(zé)捕獲來流，使更多的來流經(jīng)過進(jìn)氣道a前體壓縮后進(jìn)入燃燒室；燃燒室內(nèi)安裝有用于引導(dǎo)斜爆震波5的斜坡組件4，斜坡組件4包括用于改變來流流向的斜板41，并且斜板41的傾斜角度可調(diào)，該推進(jìn)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燃燒波的火焰前傳速度，使得斜坡誘導(dǎo)的斜爆震波5能夠穩(wěn)定在燃燒室位置。

該推進(jìn)系統(tǒng)的斜坡角度可調(diào)，并且設(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燃燒波的火焰前傳速度。

進(jìn)一步，斜板41自靠近進(jìn)氣道a的一端向遠(yuǎn)離進(jìn)氣道a的一端向上傾斜設(shè)置，即斜板41可以在來流的前進(jìn)方向上，提供斜向上的推力，使得來流在斜板41的斜坡誘導(dǎo)下形成斜爆震波5。

具體的，斜板41斜坡組件4還包括用于調(diào)節(jié)斜板41角度的伸縮件42，伸縮件42安裝于斜板41遠(yuǎn)離進(jìn)氣道a的一側(cè)下部，并且斜板41靠近進(jìn)氣道a的一端與燃燒室鉸接，即斜板41的一端與燃燒室鉸接，另一端在伸縮件42的作用下，可以上下擺動，進(jìn)而實現(xiàn)斜板41傾斜角度的改變。上述設(shè)置中，將伸縮件42安裝在斜板41遠(yuǎn)離進(jìn)氣道a的一側(cè)下部，可以有效的減小高溫來流對伸縮件42的影響，保證伸縮件42的正常使用，減小損壞，穩(wěn)定性好。

該推進(jìn)系統(tǒng)，通過將斜坡組件4中的斜板41設(shè)置為角度可調(diào)的斜板41，可以在來流的流速不同時，通過調(diào)節(jié)斜板41的傾斜角度，適應(yīng)不同流速的來流，保證來流爆震順利進(jìn)行，防止誘導(dǎo)的斜爆震波5發(fā)生前傳，提高該發(fā)動機(jī)的使用可靠性。

在上述各實施方式的基礎(chǔ)上，斜坡組件4還包括用于安裝斜板41的底座43，并且伸縮件42的一端與底座43連接，另一端與斜板41連接。上述設(shè)置中，斜板41的第一端與底座43鉸接，第二端在伸縮件42的作用下升起，伸縮件的一端與斜板41的第二端連接，另一端與底座43連接。

優(yōu)選的，伸縮件42為伸縮油缸。

在上述各實施方式的基礎(chǔ)上，伸縮件42還可以為吊設(shè)在燃燒室中的鏈條，鏈條的一端與燃燒室的內(nèi)壁連接，另一端與斜板41連接，當(dāng)需要改變斜板41的傾斜角度是，通過改變鏈條的長度即可。

在上述各實施方式的基礎(chǔ)上，該推進(jìn)系統(tǒng)還包括與伸縮件42連接的控制器，控制器用于：

獲取的來流的流速；

根據(jù)來流的流速計算斜坡的最佳傾斜角度，具體的，上述斜板41的最佳傾斜角度的確定原則為，使來流點燃后形成的斜爆震波5作用在擴(kuò)張噴管的壁面上，具體可以通過多次試驗總結(jié)出來流流速與斜坡的最佳傾斜角度之間的關(guān)系，并以此作為控制器的數(shù)據(jù)參考依據(jù)；

然后，控制器通過調(diào)節(jié)伸縮件42的長度，以使斜坡處于最佳傾斜角度。

在上述各實施方式的基礎(chǔ)上，燃燒室遠(yuǎn)離進(jìn)氣道a的一端設(shè)有擴(kuò)張噴管，并且燃燒室與擴(kuò)張噴管為一體結(jié)構(gòu)，燃燒室和擴(kuò)張噴管共同構(gòu)成一體化燃燒室擴(kuò)張噴管c，將斜爆震燃燒室和推力擴(kuò)張噴管組合到一塊，可以有效減小斜爆震波5與擴(kuò)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(jìn)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(jìn)系統(tǒng)的隔離段，隔離段位于進(jìn)氣道a和一體化燃燒室擴(kuò)張噴管c之間，隔離段b除了具備隔離進(jìn)氣道a和燃燒室間的相互干擾的作用外，燃料能夠在隔離段的相對較長的距離內(nèi)進(jìn)一步混合，在隔離段的出口，即燃燒室的入口，形成完全充分混合的均勻預(yù)混可燃?xì)怏w。

在上述各實施方式的基礎(chǔ)上，進(jìn)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(jìn)氣道a中噴入燃料以預(yù)混燃料2。具體的，進(jìn)氣道a具有燃料摻混的功能，在進(jìn)氣道a的前體位置設(shè)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(jìn)氣道a前體的距離長，到隔離段時燃料基本混合均勻，并且燃料恰好能夠完全進(jìn)入進(jìn)氣道入口3，不會從下面的唇口，即進(jìn)氣道入口3溢出。

該推進(jìn)系統(tǒng)中，由于在進(jìn)氣道a的前端設(shè)有前體燃料噴注口1，并且在進(jìn)氣道a和燃燒室之間設(shè)置隔離段b，因此，燃料可以在進(jìn)氣道a的前體部分以及隔離段進(jìn)行混合，到達(dá)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(jìn)而與擴(kuò)張噴管形成一體結(jié)構(gòu)，這里所指的一體化燃燒室擴(kuò)張噴管c是指在擴(kuò)張噴管的一端設(shè)置長度足以形成斜爆震波的長度即可，使得一體化燃燒室擴(kuò)張噴管c的總長度相對于現(xiàn)有技術(shù)中的燃燒室和擴(kuò)張噴管的長度明顯降低，使得發(fā)動機(jī)的長度降低，簡化了結(jié)構(gòu)，節(jié)約制作成本，重量降低，還可以降低發(fā)動機(jī)的運輸成本。

本實施例所提供的推進(jìn)系統(tǒng)采用爆震燃燒，提高了燃燒效率，利用可調(diào)角度的斜坡誘導(dǎo)起爆來流預(yù)混氣體，使得來流預(yù)混氣充分燃燒，燃燒后充分膨脹，并且充分利用斜爆震波5后氣體膨脹的特性將擴(kuò)張噴管和燃燒室緊湊設(shè)計為一體，大大縮短、簡化了發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)。

具體的，這種推進(jìn)系統(tǒng)在高超聲速來流條件下，燃燒室和出口擴(kuò)張型面結(jié)合在一起，通過燃燒室壁面的角度可調(diào)的斜坡誘導(dǎo)形成穩(wěn)定的不發(fā)生前傳的斜爆震波5，預(yù)混氣體燃料通過斜爆震波5燃燒，迅速釋放熱量，膨脹產(chǎn)生推力。

而且，進(jìn)氣道a采用前體位置燃料提前噴注預(yù)混的方式，燃燒室和擴(kuò)張段相結(jié)合，角度可調(diào)的斜坡誘導(dǎo)形成斜爆震波5的，基于爆震燃燒的一體化高超聲速沖壓推進(jìn)系統(tǒng)。如圖1所示，該一體化熱射流起爆斜爆震推進(jìn)系統(tǒng)主要由進(jìn)氣道a、隔離段、一體化燃燒室擴(kuò)張噴管c、前體燃料噴注口1以及角度可調(diào)的斜坡裝置組成。

可調(diào)角度的斜坡和一體化燃燒室擴(kuò)張噴管c的配合是該推進(jìn)系統(tǒng)最大的特點。具體的，假設(shè)斜坡角度為θ1，預(yù)混氣體的斜爆震波5傳播馬赫數(shù)為mcj，對于斜坡角度為θ1，當(dāng)來流馬赫數(shù)m0介于[m下，m上]并且有m下>mcj時，來流預(yù)混氣能夠通過斜坡誘導(dǎo)起爆斜爆震波5。

當(dāng)θ1減小時，m下和m上會同時增大；反之θ1增大時，m下和m上會同時減小。在隔離段末尾，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m0>mcj，可以通過斜坡誘導(dǎo)產(chǎn)生斜爆震波5。來流速度較低時仍然大于斜爆震燃燒波的前傳速度，需要較大的斜坡角度才能誘導(dǎo)產(chǎn)生斜爆震波5，但斜坡角度不能過大，否則會使得產(chǎn)生的斜爆震波5與擴(kuò)張面的夾角太大，燃燒產(chǎn)生擁塞，發(fā)生前傳，導(dǎo)致起爆失敗。當(dāng)來流速度稍大于斜爆震波5前傳速度mcj時，可以通過在爆震能夠起爆的范圍內(nèi)，稍微調(diào)節(jié)減小斜坡角度從而避免發(fā)生擁塞。因此，斜坡角度可以靈活調(diào)節(jié)，使得來流速度由小變大時，斜坡角度從大變小，保證能誘導(dǎo)起爆斜爆震波5，又不使爆震波發(fā)生擁塞前傳導(dǎo)致起爆失敗。恰當(dāng)角度的斜坡通過誘導(dǎo)超聲速來流形成弓形激波，弓形激波迅速點燃來流可燃?xì)庑纬尚北鸩?。斜爆震波5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(kuò)張噴管壁面，且斜爆震波5和壁面夾角小，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(jìn)系統(tǒng)產(chǎn)生推力?？偟膩碚f，當(dāng)來流速度超過mcj后，斜坡呈一定角度，誘導(dǎo)斜爆震波5，且保證斜爆震波5在一體化燃燒室擴(kuò)張壁面上反射膨脹，且保證斜爆震波5不發(fā)生擁塞前傳；來流速度增大后，控制減小斜坡角度，此時斜坡還是能夠起爆斜爆震波5，并且保證了斜爆震波5不擁塞。

除了上述推進(jìn)系統(tǒng)以外，本發(fā)明還提供了一種包括上述推進(jìn)系統(tǒng)的超聲速爆震發(fā)動機(jī)，該超聲速爆震發(fā)動機(jī)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(jìn)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(jìn)系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)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(jìn)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(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。