一种适用于宽速域超燃冲压发动机的可伸缩喷注结构

1.本发明涉及超燃冲压发动机技术领域，特别是涉及一种适用于宽速域超燃冲压发动机的可伸缩喷注结构。


背景技术：

2.高超声速飞行器具有超强的穿透打击及摧毁能力，是当今世界航空航天领域研究的热点。超燃冲压发动机具有比冲高、速度快的优点，被誉为实现高超声速飞行的最佳动力装置。冲压发动机未来向着宽速域、大空域的方向发展，有望实现全球两小时到达及廉价天地往返运输。在低马赫数飞行工况下，燃烧室内为亚燃模态，常采用v型稳燃器，具有较大阻塞比；在高马赫数飞行工况下，燃烧室进入超燃模态，亚燃燃烧室喷注及稳燃并不适合超声速燃烧。大范围跨声速飞行过程中，超燃与亚燃的气动、喷注及稳燃设计思路具有较大差距，为宽速域跨声速飞行带来挑战。
3.为了满足冲压发动机的宽域性能需求，飞行速域横跨ma＝2～6+，冲压发动机燃烧室的内部结构需要具有与飞行工况相匹配的调节能力，因此，燃烧室结构设计及喷注燃烧组织的调控成为实现宽速域飞行的必要条件。当前研究为了实现宽速域、多模态、长时间工作的飞行要求，冲压发动机多采用变几何燃烧室调节燃烧室的面积以实现与飞行工况的匹配。定几何燃烧室具有固定的几何结构，单一的喷注及燃烧组织方式只能使用于较窄的飞行工况，存在短板。因此，针对不同的飞行工况，设计不同的喷注策略及燃烧组织方法是实现定几何燃烧室宽速域飞行的一种解决思路。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种适用于宽速域超燃冲压发动机的可伸缩喷注结构，旨在为定几何宽速域超燃冲压发动机燃油供给提供了解决方案，为高超声速飞行器宽速域飞行的实现奠定基础。
5.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
6.本发明提供了一种适用于宽速域超燃冲压发动机的可伸缩喷注结构，包括缸体和喷油支杆，所述缸体的侧壁开设有燃油口，所述喷油支杆包括第一组件和第二组件，所述第一组件与所述缸体滑动且密封连接，所述第一组件将所述缸体分为油压空腔和装配空腔，所述燃油口与所述油压空腔连通，所述油压空腔用于盛放燃油，所述装配空腔与燃烧室连通，所述第二组件位于所述装配空腔中，且所述第二组件能够伸入至燃烧室中，所述喷油支杆中设置有内流道，所述第二组件中开设有喷油孔，所述内流道的一端与所述油压空腔连通，所述内流道的另一端与所述喷油孔连通。
7.优选地，所述第一组件与所述缸体的内壁之间设置有弹性元件，所述弹性元件位于所述装配空腔中。
8.优选地，所述弹性元件套设在所述第二组件的外侧，所述弹性元件的一端与所述第一组件相抵，所述弹性元件的另一端与所述缸体的台阶相抵。
9.优选地，所述内流道位于所述喷油支杆的中心位置。
10.优选地，若干个所述喷油孔形成喷油孔组，若干所述喷油孔组沿所述喷油支杆的轴向设置，各所述喷油孔组的若干个所述喷油孔沿所述喷油支杆的周向设置。
11.优选地，若干所述喷油孔沿所述喷油支杆的轴向设置。
12.优选地，所述燃油口为燃油出入口，所述燃油口的上游设置有换向阀，所述换向阀的上游设置有高压油源和回油箱，通过切换所述换向阀使得所述燃油口与所述高压油源或所述回油箱连通。
13.优选地，所述燃油口为燃油入口，所述燃油入口与高压油源连通，所述缸体的侧壁还开设有燃油出口，所述燃油出口与回油箱连通。
14.优选地，所述缸体与燃烧室壁面一体成型。
15.本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
16.本发明基于冲压发动机定几何燃烧室，提出了一种适用于宽速域超燃冲压发动机的可伸缩喷注结构，使用时，燃油口与高压油源连接，油压空腔内充满高压燃油，高压燃油将喷油支杆推进燃烧室中，同时高压燃油通过喷油支杆内部设置的内流道到达喷油孔，喷注进入燃烧室进行燃烧；不使用时，燃油口与回油箱连接，将油压空腔内的高压燃油倾泻至回油箱中，喷油支杆停止喷注燃油。本发明为定几何宽速域超燃冲压发动机燃油供给提供了解决方案，为高超声速飞行器宽速域飞行奠定了基础。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为本发明的适用于宽速域超燃冲压发动机的可伸缩喷注结构示意图；
19.其中：1、缸体；2、油压空腔；3、装配空腔；4、喷油支杆；5、弹性元件；6、燃烧室壁面；7、燃油口；8、燃烧室；9、内流道；10、喷油孔。
具体实施方式
20.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
21.本发明的目的是提供一种适用于宽速域超燃冲压发动机的可伸缩喷注结构，旨在为定几何宽速域超燃冲压发动机燃油供给提供了解决方案，为高超声速飞行器宽速域飞行的实现奠定基础。
22.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
23.实施例一
24.如图1所示：本实施例提供了一种适用于宽速域超燃冲压发动机的可伸缩喷注结
构，包括缸体1和喷油支杆4，缸体1与燃烧室壁面6一体成型，缸体1的侧壁开设有燃油口7，喷油支杆4包括第一组件和第二组件，第一组件和第二组件呈“t”型设置，第一组件与缸体1滑动且密封连接，第一组件将缸体1分为油压空腔2和装配空腔3，燃油口7与油压空腔2连通，油压空腔2盛放用于驱动及喷注的燃油，装配空腔3与燃烧室8连通，第二组件位于装配空腔3中，且第二组件能够伸入至燃烧室8中，喷油支杆4中设置有内流道9，内流道9位于喷油支杆4的中心位置，内流道9由第一组件延伸至第二组件中，第二组件中开设有喷油孔10，内流道9的一端与油压空腔2连通，内流道9的另一端与喷油孔10连通。
25.具体地，本实施例中，若干个喷油孔10形成喷油孔组，若干喷油孔组沿喷油支杆4的轴向设置，各喷油孔组的若干个喷油孔10沿喷油支杆4的周向设置，喷油孔10的轴线与喷油支杆4的轴线之间的角度大于0
°
且小于180
°
，即燃油沿喷油孔10的喷射方向可以为水平或者倾斜。
26.或者，若干喷油孔10沿喷油支杆4的轴向设置，此时喷油孔10仅在单侧设置，相应地，燃油沿喷油孔10的喷射方向可以为水平或者倾斜。
27.本实施例中，第一组件与缸体1的内壁之间设置有弹性元件5，弹性元件5优选为复位弹簧，弹性元件5套设在第二组件的外侧，弹性元件5位于装配空腔3中，弹性元件5的一端与第一组件相抵，弹性元件5的另一端与缸体1的台阶相抵，弹性元件5所产生的弹力可以克服喷油支杆4的重力、液压力及摩擦力。
28.本实施例中，燃油口7为燃油出入口，燃油口7的上游设置有换向阀，换向阀的上游设置有高压油源和回油箱，通过切换换向阀使得燃油口7与高压油源或回油箱连通。通过切换换向阀的连通位置调节油压空腔2内的压力使得弹性元件5产生形变以调节喷油支杆4位置及喷油量。
29.本实施例的适用于宽速域超燃冲压发动机的可伸缩喷注结构在使用前，油压空腔2通过燃油口7与上游的换向阀连接，换向阀分别与高压油源及回油箱连接；在初始状态，喷油支杆4两侧的油压空腔2和装配空腔3内压力平衡，自身重力与弹性力及摩擦力平衡，此时喷油支杆4完全收缩至缸体1内；使用时，换向阀切换将燃油口7与高压油源连接，油压空腔2内充满高压燃油，高压燃油产生的推力克服摩擦力及弹性力将喷油支杆4推进燃烧室8中，同时高压燃油通过喷油支杆4内部设置的内流道9到达喷油孔10，喷注进入燃烧室8进行燃烧；不使用时，换向阀切换将燃油口7与回油箱连接，将油压空腔2内的高压燃油倾泻至回油箱中，喷油支杆4停止喷注燃油，所受弹性力克服液压力、重力及摩擦力推动喷油支杆4收缩至缸体1内，喷油支杆4停止工作。
30.实施例二
31.本实施例与实施例一的区别在于：本实施例中，燃油口7为燃油入口，燃油入口与高压油源连通，缸体1的侧壁还开设有燃油出口，燃油出口与回油箱连通。
32.本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

技术特征：
1.一种适用于宽速域超燃冲压发动机的可伸缩喷注结构，其特征在于：包括缸体和喷油支杆，所述缸体的侧壁开设有燃油口，所述喷油支杆包括第一组件和第二组件，所述第一组件与所述缸体滑动且密封连接，所述第一组件将所述缸体分为油压空腔和装配空腔，所述燃油口与所述油压空腔连通，所述油压空腔用于盛放燃油，所述装配空腔与燃烧室连通，所述第二组件位于所述装配空腔中，且所述第二组件能够伸入至燃烧室中，所述喷油支杆中设置有内流道，所述第二组件中开设有喷油孔，所述内流道的一端与所述油压空腔连通，所述内流道的另一端与所述喷油孔连通。2.根据权利要求1所述的适用于宽速域超燃冲压发动机的可伸缩喷注结构，其特征在于：所述第一组件与所述缸体的内壁之间设置有弹性元件，所述弹性元件位于所述装配空腔中。3.根据权利要求2所述的适用于宽速域超燃冲压发动机的可伸缩喷注结构，其特征在于：所述弹性元件套设在所述第二组件的外侧，所述弹性元件的一端与所述第一组件相抵，所述弹性元件的另一端与所述缸体的台阶相抵。4.根据权利要求1所述的适用于宽速域超燃冲压发动机的可伸缩喷注结构，其特征在于：所述内流道位于所述喷油支杆的中心位置。5.根据权利要求1所述的适用于宽速域超燃冲压发动机的可伸缩喷注结构，其特征在于：若干个所述喷油孔形成喷油孔组，若干所述喷油孔组沿所述喷油支杆的轴向设置，各所述喷油孔组的若干个所述喷油孔沿所述喷油支杆的周向设置。6.根据权利要求1所述的适用于宽速域超燃冲压发动机的可伸缩喷注结构，其特征在于：若干所述喷油孔沿所述喷油支杆的轴向设置。7.根据权利要求1所述的适用于宽速域超燃冲压发动机的可伸缩喷注结构，其特征在于：所述燃油口为燃油出入口，所述燃油口的上游设置有换向阀，所述换向阀的上游设置有高压油源和回油箱，通过切换所述换向阀使得所述燃油口与所述高压油源或所述回油箱连通。8.根据权利要求1所述的适用于宽速域超燃冲压发动机的可伸缩喷注结构，其特征在于：所述燃油口为燃油入口，所述燃油入口与高压油源连通，所述缸体的侧壁还开设有燃油出口，所述燃油出口与回油箱连通。9.根据权利要求1所述的适用于宽速域超燃冲压发动机的可伸缩喷注结构，其特征在于：所述缸体与燃烧室壁面一体成型。

技术总结
本发明公开了一种适用于宽速域超燃冲压发动机的可伸缩喷注结构，涉及超燃冲压发动机技术领域，包括缸体和喷油支杆，缸体的侧壁开设有燃油口，喷油支杆包括第一组件和第二组件，第一组件与缸体滑动且密封连接，第一组件将缸体分为油压空腔和装配空腔，燃油口与油压空腔连通，油压空腔用于盛放燃油，装配空腔与燃烧室连通，第二组件位于装配空腔中，且第二组件能够伸入至燃烧室中，喷油支杆中设置有内流道，第二组件中开设有喷油孔，内流道的一端与油压空腔连通，内流道的另一端与喷油孔连通。本发明的适用于宽速域超燃冲压发动机的可伸缩喷注结构为定几何宽速域超燃冲压发动机燃油供给提供了解决方案，为高超声速飞行器宽速域飞行奠定了基础。速域飞行奠定了基础。速域飞行奠定了基础。


技术研发人员：张军龙 冯广俊 鲍文 彭敬辉
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学
技术研发日：2023.06.26
技术公布日：2023/9/19