【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及航空航天发动机结构设计，具体涉及一种液相煤油空筒式连续爆轰发动机。
技术介绍
1、爆轰是激波与化学反应放热紧密耦合的超声速燃烧，是一种基于等容循环的燃烧方式，燃烧速度为千米每秒量级，且其具有熵增小、热效率高等优势。若将爆轰应用于推进系统，将实现发动机性能的跨越式提升，突破目前基于爆燃的发动机的性能“瓶颈”。
2、连续爆轰发动机是一种利用爆轰燃烧并产生稳定推力的喷气式发动机。连续爆轰发动机具有燃烧速度快、自增压、热效率高、比冲大、推力大幅可调等特点。相较于其他形式的爆轰发动机，其具有仅需一次点火、结构简洁、推力密度大、来流范围广等特点，已被普遍认为是最接近工程应用的一种爆轰发动机的形式。
3、而现有连续爆轰发动机的常见构型为中心有内柱的环腔式结构。然而内柱极大地增加了发动机的重量，且因内柱占据燃烧室空间极大地限制了燃烧室容积，不利于发动机的大流量、大推力的发展。同时，在燃烧室头部传播的连续爆轰波集中释热，易于对燃烧室内柱和外壁面造成热烧蚀，从而需要设置冷却结构对内柱进行降温，使得发动机的结构复杂。
4、由于空筒式连续爆轰发动机出口面积较大，出口无法形成壅塞，高温的爆轰产物无法进行有效膨胀，将高温产物的内能有效转化为机械能，严重限制了能量的利用及发动机推进性能的提升。同时，由于空筒式燃烧室的喷注面板中心没有喷嘴分布，因此在燃烧室中心易于形成回流区，高温产物极其易于在中心积聚，对壁面带来了极大的热载荷，并且中心回流区会带来性能损失。
5、基于此，专利技术人研发了一种气液两相
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种液相煤油空筒式连续爆轰发动机，该发动机能够减轻结构重量，增大燃烧室容积，降低发动机结构复杂程度，消除中心回流区的不利影响，提升发动机推进性能。
2、本专利技术采用以下具体技术方案：
3、一种液相煤油空筒式连续爆轰发动机，该连续爆轰发动机包括喷注结构、燃烧室壳体、钟形喷管以及预爆轰管；
4、所述喷注结构包括气液两相直流撞击式喷嘴、集油环、喷注盘以及内锥；所述喷注盘为圆盘形结构，并设置有多个沿其周向均匀分布且贯穿其厚度的喷嘴安装孔；所述集油环为截面呈几字形的环状结构，并同心固定安装于所述喷注盘的一侧表面；在所述集油环与所述喷注盘之间形成环形集油腔；所述集油环设置有沿所述喷注盘的轴向与所述喷嘴安装孔一一相对的喷嘴固定孔；所述集油环在背离所述喷注盘的一侧连接有进油管；所述喷嘴固定孔位于所述环形集油腔的径向中心位置；在对应的所述喷嘴安装孔与所述喷嘴固定孔之间安装有一个所述气液两相直流撞击式喷嘴；所述气液两相直流撞击式喷嘴具有位于中心的气流通道以及均匀分布于所述气流通道周向的多个煤油喷孔；所述煤油喷孔连通所述气流通道与所述环形集油腔；所述煤油喷孔位于所述喷嘴安装孔内；所述内锥与所述喷注盘同心设置且固定连接于所述喷注盘的另一侧表面；所述内锥为空心结构，并且锥尖朝向远离所述喷注盘的方向；
5、所述燃烧室壳体固定连接于所述喷注盘的另一侧表面与所述钟形喷管之间；所述燃烧室壳体内的圆柱形空腔形成无内柱的空筒式连续爆轰燃烧室；所述燃烧室壳体外侧固定安装有与所述燃烧室连通的所述预爆轰管；所述预爆轰管用于在所述燃烧室内起爆爆轰波；所述钟形喷管和所述燃烧室壳体均与所述喷注盘同轴设置；所述钟形喷管具有沿其轴向与所述燃烧室相接的入口、与所述入口相对的出口、以及位于所述入口和所述出口之间的喉口；所述出口的内径大于所述入口的内径且均大于所述喉口的内径，用于使所述燃烧室内的高温燃气逐渐加速到音速后从所述出口喷出。
6、更进一步地，沿从所述喷注盘朝向所述燃烧室壳体的方向，所述钟形喷管由依次相连的入口等直段、收缩段、喷管喉口及喷管扩张段构成；
7、所述入口等直段与所述燃烧室壳体固定连接，内径与所述燃烧室壳体的内径一致；
8、沿从所述入口等直段朝向所述喷管喉口的方向，所述收缩段的内径逐渐减小，用于使高温燃气逐渐加速到音速；
9、所述喷管喉口内部形成一段等直径通道，用于稳定到达音速后的气流；
10、所述喷管扩张段的尾部形成所述出口，并且沿从所述喷管喉口朝向所述喷管扩张段的方向，所述喷管扩张段的内径逐渐增大。
11、更进一步地，所述收缩段由沿其轴向依次设置的入口圆弧段、锥形收缩段及喉口上游圆弧段构成；
12、所述入口圆弧段与所述入口等直段相接；
13、所述喉口上游圆弧段与所述喷管喉口相接。
14、更进一步地，所述喷管扩张段由沿轴向设置的过渡圆弧段和扩张段组成；
15、所述过渡圆弧段与所述喷管喉口相接；
16、所述扩张段的尾端形成所述出口。
17、更进一步地，所述过渡圆弧段和所述扩张段采用双圆弧型面或抛物线型面。
18、更进一步地，所述喷注盘在朝向所述燃烧室一侧中心设置有凸台；
19、在所述凸台的端面固定连接有螺柱；
20、所述内锥设置有与所述螺柱相对的螺纹孔；
21、所述螺柱与所述螺纹孔螺纹连接，用于将所述内锥安装于所述喷注盘。
22、更进一步地，所述气液两相直流撞击式喷嘴具有安装于所述喷嘴安装孔内的喷注端和安装于所述喷嘴固定孔内的进气端；所述喷注端用于向所述燃烧室内喷注气液混合物；所述进气端用于连接外部气源；
23、所述气液两相直流撞击式喷嘴还包括帽型结构的外套和设置于所述进气端外周侧的锥形台阶；所述外套包括嵌装于所述喷注端与所述喷嘴安装孔之间的圆筒体、以及固定连接于所述环形集油腔内所述喷注盘表面的翻边；所述圆筒体与所述喷注端之间形成与所述环形集油腔连通的环形空间；所述圆筒体的另一端套接于所述喷注端外周面，将所述燃烧室与所述环形空间隔开，并且所述圆筒体的端面、所述喷注端的端面以及喷注盘的另一侧表面共面；
24、所述煤油喷孔位于所述环形空间内；
25、所述锥形台阶的端面与所述集油环的内表面之间密封贴合。
26、更进一步地，所述燃烧室壳体设置有沿径向贯穿其壁厚的预爆轰管安装孔；
27、所述预爆轰管固定安装于所述预爆轰管安装孔。
28、更进一步地，所述集油环通过沿周向均布的螺栓连接所述喷注盘；
29、所述燃烧室壳体与所述喷注盘和所述钟形喷管均通过法兰和螺栓进行连接。
30、更进一步地，所述煤油喷孔设置有4个，所述煤油喷孔的中心轴线与所述喷嘴的轴线之间形成开口朝向所述集油环的夹角，并且夹角为45°。
31、有益效果：
32、1、与传统的火箭发动机相比，本专利技术的连续爆轰发动机采用爆轰波作为燃烧释能的方式，热效率更高，推力更大，能够有效提升发动机性能，突破发动机性能瓶颈。
33、2、相较于常规的带内柱的环腔式连续爆轰燃烧室，本专利技术连续爆轰发动机的燃烧室壳体内形成圆柱形空腔，该圆柱形空腔形成无内柱的空筒式连续爆轰燃烧室本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种液相煤油空筒式连续爆轰发动机，其特征在于，包括喷注结构、燃烧室壳体、钟形喷管以及预爆轰管；
2.如权利要求1所述的空筒式连续爆轰发动机，其特征在于，沿从所述喷注盘朝向所述燃烧室壳体的方向，所述钟形喷管由依次相连的入口等直段、收缩段、喷管喉口及喷管扩张段构成；
3.如权利要求2所述的空筒式连续爆轰发动机，其特征在于，所述收缩段由沿其轴向依次设置的入口圆弧段、锥形收缩段及喉口上游圆弧段构成；
4.如权利要求2所述的空筒式连续爆轰发动机，其特征在于，所述喷管扩张段由沿轴向设置的过渡圆弧段和扩张段组成；
5.如权利要求4所述的空筒式连续爆轰发动机，其特征在于，所述过渡圆弧段和所述扩张段采用双圆弧型面或抛物线型面。
6.如权利要求1所述的空筒式连续爆轰发动机，其特征在于，所述喷注盘在朝向所述燃烧室一侧中心设置有凸台；
7.如权利要求1所述的空筒式连续爆轰发动机，其特征在于，所述气液两相直流撞击式喷嘴具有安装于所述喷嘴安装孔内的喷注端和安装于所述喷嘴固定孔内的进气端；所述喷注端用于向所述燃烧室内喷注气液混合物；所
8.如权利要求1所述的空筒式连续爆轰发动机，其特征在于，所述燃烧室壳体设置有沿径向贯穿其壁厚的预爆轰管安装孔；
9.如权利要求1所述的空筒式连续爆轰发动机，其特征在于，所述集油环通过沿周向均布的螺栓连接所述喷注盘；
10.如权利要求1-9任意一项所述的空筒式连续爆轰发动机，其特征在于，所述煤油喷孔的中心轴线与所述喷嘴的轴线之间形成开口朝向所述集油环的夹角，并且夹角为45°。
...【技术特征摘要】
1.一种液相煤油空筒式连续爆轰发动机，其特征在于，包括喷注结构、燃烧室壳体、钟形喷管以及预爆轰管；
2.如权利要求1所述的空筒式连续爆轰发动机，其特征在于，沿从所述喷注盘朝向所述燃烧室壳体的方向，所述钟形喷管由依次相连的入口等直段、收缩段、喷管喉口及喷管扩张段构成；
3.如权利要求2所述的空筒式连续爆轰发动机，其特征在于，所述收缩段由沿其轴向依次设置的入口圆弧段、锥形收缩段及喉口上游圆弧段构成；
4.如权利要求2所述的空筒式连续爆轰发动机，其特征在于，所述喷管扩张段由沿轴向设置的过渡圆弧段和扩张段组成；
5.如权利要求4所述的空筒式连续爆轰发动机，其特征在于，所述过渡圆弧段和所述扩张段采用双圆弧型面或抛物线型面。
6.如权利要求1所述的空筒式连续爆轰...
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