本技术涉及一种固体燃料冲压发动机的多级自适应掺混增强装置,属于固体燃料冲压发动机技术领域。该装置由前法兰、后法兰、补燃室筒体、掺混隔板、绝热层、测压座和测温座组成,旨在提高固体燃料冲压发动机的性能和效率。
背景技术
近年来,超声速飞行器由于其潜在的军事和民用价值,逐渐受到国内外专家学者的关注。对于超声速飞行器,选择合适的发动机非常重要。固体燃料冲压发动机因其无需携带氧化剂,仅依靠空气中的氧与自身携带的固体燃料进行燃烧反应,从而具备极高的比冲(通常10000N·s/kg以上),是固体火箭发动机的3~4倍,并且造价低、结构简单,因此成为超声速飞行器的理想动力装置。
固体燃料冲压发动机的工作核心是一个管道式燃烧室,其中包含管状结构的固体燃料。固体燃料冲压发动机在工作过程中,通过进气道吸收并滞止来流空气,提高空气温度和压力并流经管状燃料内孔,与燃料热解气体在边界层中发生扩散燃烧。不同于固体火箭发动机,空气中的氧气可以在管状通道中与燃料混合并发生燃烧反应,这使得固体燃料冲压发动机不需要携带任何氧化剂,发动机性能更优异。
然而,基于湍流边界层理论的计算表明,在燃烧室出口,只有约50%的燃料能够充分掺混燃烧,导致发动机燃烧效率较低。这是因为固体燃料冲压发动机中的扩散燃烧方式使得燃料与氧化剂之间的混合速率较低。此外,由于空气来流速度较高,燃烧室内空间有限,燃料在燃烧室内停留时间短,进一步减弱了燃料与空气的掺混程度。这些因素导致了固体燃料冲压发动机的燃烧组织困难,进而降低了其工作性能。因此,如何有效组织燃料与空气的掺混燃烧对提高发动机整体性能具有重要意义。
补燃室作为固体燃料冲压发动机燃料燃烧和能量释放的主要场所,其结构对发动机的整体性能起着决定性作用。在实际应用中,燃烧不充分的一次燃气会进入补燃室进行二次燃烧。考虑到燃气在补燃室中停留时间极短,实现短时间内的高效二次燃烧是一个重要的发展方向。由于燃料与空气混合扩散速率对燃烧过程有重要影响,因此研究如何增强燃气与空气的掺混具有重要的必要性。
因此,提出一种用于固体燃料冲压发动机的多级自适应增强掺混装置来提高固体燃料冲压发动机的燃烧效率和整体性能。
实现思路