阅读说明：本技术 用于吸气式旋转爆震燃烧室的前传激波抑制结构 (Forward shock wave suppression structure for air-breathing rotary detonation combustion chamber ) 是由 应卓君 张义宁 孟皓 马虎 于 2021-01-05 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种用于吸气式旋转爆震燃烧室的前传激波抑制结构,包括用于压缩空气进入的隔离段右端、用于前传激波进入的隔离段左端、设置在隔离段左端和隔离段右端的等直段；所述等直段设有激波陷阱腔,所述激波陷阱腔将等直段分割为内层和外层,内层和外层之间用于前传激波在其中来回反射衰减并消失；所述等直段沿轴向均匀设置有多组环形槽,每组环形槽由多个弧形槽组成；本发明可实现旋转爆震燃烧室与进气道和压气机的匹配与稳定工作。(The invention discloses a front-propagation shock wave suppression structure for an air-breathing rotary detonation combustor, which comprises an isolation section right end for compressed air to enter, an isolation section left end for front-propagation shock wave to enter, and equal straight sections arranged at the isolation section left end and the isolation section right end; the equal straight section is provided with a shock wave trap cavity, the shock wave trap cavity divides the equal straight section into an inner layer and an outer layer, and a forward-propagating shock wave between the inner layer and the outer layer is reflected back and forth in the inner layer and attenuated and disappears; a plurality of groups of annular grooves are uniformly arranged in the equal straight section along the axial direction, and each group of annular grooves consists of a plurality of arc-shaped grooves; the invention can realize the matching and stable work of the rotary detonation combustor, the air inlet channel and the air compressor.)

用于吸气式旋转爆震燃烧室的前传激波抑制结构

技术领域

本发明属于吸气式旋转爆震发动机隔离段设计领域，特别是一种用于吸气式旋转爆震燃烧室的前传激波抑制结构。

背景技术

爆震燃烧是接近定容条件下的燃烧，与定压燃烧相比，爆震燃烧在理论上具有更高的热循环效率，并且其具有自增压能力和较低的单位燃油消耗率。旋转爆震燃烧室是一种基于连续爆震燃烧的燃烧室，反应物填充至燃烧室，经过一道或多道沿周向连续旋转传播的爆震波燃烧后完成能量释放，形成的高温、高压燃烧产物经出口排出。

利用旋转爆震燃烧室的优势将其应用于吸气式发动机，将冲压或涡轮发动机的主燃室替换为旋转爆震燃烧室，可提高热效率，提高增压比或减少压气机负荷，降低压气机级数，减小燃烧室体积和重量，并缩小热防护面积，有望实现吸气式发动机从定压燃烧向定容燃烧的转变，并成为下一代高性能涡轮发动机的优选方案。

由于旋转爆震波在燃烧室内传播时会在燃烧室上游形成伴随爆震波运动的前传斜激波，该斜激波不利于压气机的正常工作，会降低压气机的工作效率，严重时甚至会造成喘振，损毁昂贵的发动机和试验设备。由于目前传统隔离段多为简单等直而平整的结构，其针对旋转爆震波的前传强激波抑制作用有限，无法使其在进入进气道或压气机之前得到足够的衰减，如若长时间工作必会影响发动机的正常工作，降低发动机的使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于吸气式旋转爆震燃烧室的前传激波抑制结构，以抑制旋转爆震燃烧室向上游传递的压力扰动，在激波进入进气道或压气机之前使其衰减消失。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种用于吸气式旋转爆震燃烧室的前传激波抑制结构，包括用于压缩空气进入的隔离段右端、用于前传激波进入的隔离段左端、设置在隔离段左端和隔离段右端之间的等直段；所述等直段设有激波陷阱腔，所述激波陷阱腔将等直段分割为内层和外层，内层和外层之间用于前传激波在其中来回反射衰减并；所述等直段沿轴向均匀设置有多组环形槽，每组环形槽由多个弧形槽组成。

本发明与现有技术相比，其显著优点是：

本发明可应用于冲压发动机进气道与旋转爆震燃烧室之间，或燃气涡轮发动机压气机与旋转爆震燃烧室之间，采用激波陷阱的结构方案，可使旋转爆震燃烧室内爆震波诱导的前传斜激波在内不断衰减，抑制旋转爆震燃烧室压力扰动前传，防止进气道不启动、压气机的不正常工作和喘振，实现旋转爆震燃烧室与进气道和压气机的匹配与稳定工作。

附图说明

图1为本发明的吸气式旋转爆震燃烧室的前传激波抑制结构等轴测图。

图2为本发明的吸气式旋转爆震燃烧室的前传激波抑制结构剖视图。

图3为本发明的吸气式旋转爆震燃烧室的前传激波抑制结构内层外壁面仿真结果图。

图4为本发明的吸气式旋转爆震燃烧室的前传激波抑制结构外层内壁面仿真结果图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的介绍。

结合图1、图2，本发明的一种用于吸气式旋转爆震燃烧室的前传激波抑制结构，包括用于压缩空气进入的隔离段右端3、用于前传激波进入的隔离段左端1、设置在隔离段左端1和隔离段右端3之间的等直段2；所述等直段2设有激波陷阱腔4，所述激波陷阱腔4将等直段2分割为内层2-1和外层2-2；所述等直段2沿轴向均匀设置有多组环形槽；环形槽5组数n满足n≥2；每组环形槽由多个弧形槽组成，多个弧形槽沿等直段2周向均匀间隔布置的，单个环形槽5内弧形槽的个数m满足m≥2；n和m的取值及槽的大小根据具体情况而定。

如图2所示，压缩空气和前传激波分别由隔离段右端3和左端1分别进入等直段2。

所述压缩空气的流动过程为：

压缩空气沿路径2由隔离段右端3进入等直段2并由隔离段左端1流出进入燃烧室。

所述前传激波的传播过程为：

旋转爆震波的诱导前传激波由隔离段左端1由路径1进入等直段2的内层2-1，其中部分激波由类似路径3的方式通过环形槽5进入激波陷阱腔4，在内层2-1外壁面和外层2-2内壁面之间来回反射衰减后消失。

如图3、4所示，根据仿真结果得到的旋转爆震波诱导前传激波在内层2-1外壁面和外层2-2内壁面的传播过程，可见在激波陷阱腔4内的前传激波强度在进入隔离段右端3前已得到充分衰减，前传激波已由进入到隔离段左端1时的峰值压力(约0.85MPa)，降低至接近于压缩空气进入的隔离段右端3的压力，说明旋转爆震波的诱导前传激波在激波陷阱腔内基本消失。

本发明可应用于冲压发动机进气道与旋转爆震燃烧室之间，或燃气涡轮发动机压气机与旋转爆震燃烧室之间，采用激波陷阱的结构方案，可使旋转爆震燃烧室内爆震波诱导的前传斜激波在内不断衰减，抑制旋转爆震燃烧室压力扰动前传，防止进气道不启动、压气机的不正常工作和喘振，实现旋转爆震燃烧室与进气道和压气机的匹配与稳定工作。