一種引射輔助式渦輪沖壓組合循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明專利涉及一種新型組合發(fā)動(dòng)機(jī)，特別涉及一種應(yīng)用于航空航天飛行器的可重復(fù)使用的引射輔助式禍輪沖壓組合循環(huán)(Ejector-Assistant Turbine-Based CombinedCycle,簡(jiǎn)稱E-TBCC)發(fā)動(dòng)機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]組合發(fā)動(dòng)機(jī)是未來空天一體武器系統(tǒng)的重要發(fā)展方向，也將是下一代航空航天飛行器的主要?jiǎng)恿π问?。目前，組合發(fā)動(dòng)機(jī)包括渦輪基組合循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)(Turbine BasedCombined Cycle，以下簡(jiǎn)稱TBCC)和火箭基組合循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)(Rocket Based CombinedCycle，以下簡(jiǎn)稱RBCC)兩大類。TBCC動(dòng)力系統(tǒng)由渦輪噴氣(或渦輪風(fēng)扇)發(fā)動(dòng)機(jī)與沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)有機(jī)結(jié)合而成的吸氣式發(fā)動(dòng)機(jī)；RBCC是將火箭與雙模態(tài)沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)有機(jī)結(jié)合形成的組合循環(huán)系統(tǒng)。隨著對(duì)組合循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)研究工作的深入，遇到的問題越來越多，技術(shù)難度越來越大。
[0003]RBCC發(fā)動(dòng)機(jī)的主要問題是在火箭階段耗油率高，由于需要自帶氧化劑，起飛階段飛行器的質(zhì)量最大，從起飛階段到?jīng)_壓階段會(huì)占到整個(gè)油量的30%左右。TBCC發(fā)動(dòng)機(jī)的主要問題是在渦輪向沖壓轉(zhuǎn)級(jí)過渡態(tài)存在不平穩(wěn)。以上的缺點(diǎn)導(dǎo)致兩類組合發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展都存在瓶頸冋題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是針對(duì)目前火箭沖壓組合中比沖較小，而渦輪沖壓組合中存在無法轉(zhuǎn)級(jí)的瓶頸問題，提供一種引射輔助式渦輪沖壓組合循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)，即采用渦輪取代火箭助推器克服起飛耗油率大，采用引射燃燒克服Ma 2-3沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)效率低的難題，因此可充分利用各發(fā)動(dòng)機(jī)優(yōu)勢(shì)，又能解決目前各類發(fā)動(dòng)機(jī)之間轉(zhuǎn)級(jí)的困難。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0006]—種引射輔助式渦輪沖壓組合循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)，該組合循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)包括渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)和雙模態(tài)超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)；渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)含有渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道、壓氣機(jī)、燃燒室、渦輪、加力燃燒室和渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)尾噴管；雙模態(tài)超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)含有沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道、沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)隔離段、沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室和沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)尾噴管；所述雙模態(tài)超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)以并聯(lián)方式安裝在渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的下方；其特征在于:所述的組合循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)還含有多個(gè)并列布置的壁面引射火箭、多個(gè)并列布置的凹槽和切換調(diào)節(jié)裝置；多個(gè)并列布置的凹槽位于沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)隔離段通道內(nèi)的下壁面，每個(gè)壁面引射火箭對(duì)應(yīng)安裝在一個(gè)凹槽的側(cè)壁臺(tái)階前方；所述切換調(diào)節(jié)裝置包括渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)口可調(diào)擋板、渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)出口可調(diào)擋板、沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)可調(diào)前緣和沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)可調(diào)后緣。
[0007]—種引射輔助式渦輪沖壓組合循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)，該組合循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)包括渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)和雙模態(tài)超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)；渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)含有渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道、壓氣機(jī)、燃燒室、渦輪、加力燃燒室和渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)尾噴管；雙模態(tài)超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)含有沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道、沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)隔離段、沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室和沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)尾噴管；所述雙模態(tài)超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)以并聯(lián)方式安裝在渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的下方；其特征在于:所述的組合循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)還含有多個(gè)并列布置的支板引射火箭、多個(gè)并列布置的支板和切換調(diào)節(jié)裝置；多個(gè)并列布置的支板固定在沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室通道內(nèi)的下壁面，每個(gè)支板引射火箭對(duì)應(yīng)安裝在一個(gè)支板的尾緣前方；所述切換調(diào)節(jié)裝置包括渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)口可調(diào)擋板、渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)出口可調(diào)擋板、沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)可調(diào)前緣和沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)可調(diào)后緣。
[0008]上述技術(shù)方案中，渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)采用渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)或渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0009]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和突出性效果:引射火箭噴出的燃?xì)饽軌驈浹a(bǔ)渦輪向沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)過渡時(shí)的推力不足，使本發(fā)明具有組合發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)級(jí)平穩(wěn)過渡的優(yōu)勢(shì)；此外，本發(fā)明將引射火箭與沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)一體化設(shè)計(jì)，能夠充分利用各類發(fā)動(dòng)機(jī)優(yōu)勢(shì)，具有比火箭沖壓組合比沖高的優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0010]圖1為壁面引射輔助式渦輪沖壓組合循環(huán)(E-TBCC)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖2為壁面引射火箭在通道內(nèi)的布置示意圖。
[0012]圖3為支板引射輔助式渦輪沖壓組合循環(huán)(E-TBCC)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖4為支板引射火箭在通道內(nèi)的布置示意圖。
[0014]圖中:1-飛行器前體；2_渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道；3_飛行器機(jī)身；4_渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣錐；5_導(dǎo)流支板；6_壓氣機(jī)；7_渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)；8_燃燒室；9-渦輪；10_加力燃燒室；11_渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)尾噴管；12_飛行器后體；13_渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)出口可調(diào)擋板；14_沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)尾噴管；15-沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)可調(diào)后緣；16-雙模態(tài)超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)；17-沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室；18_凹槽；19-壁面引射火箭；20_沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)隔離段；21_沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道；22_沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)可調(diào)前緣；23_禍輪發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)口可調(diào)擋板；24_支板引射火箭；25_支板后噴射孔；26_支板；27_支板前噴射孔
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)、原理和工作過程做進(jìn)一步詳細(xì)地描述。
[0016]如圖1?圖4所示，本發(fā)明的引射輔助式渦輪沖壓組合循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)(E-TBCC發(fā)動(dòng)機(jī))基于發(fā)動(dòng)機(jī)與飛行器一體化的基礎(chǔ)上，將壁面引射火箭19或支板引射火箭24與雙模態(tài)超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)16集成，采用壁面引射或支板引射的方式解決了渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)模式向沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)模式轉(zhuǎn)換時(shí)所面臨的推力不足的問題。該組合循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)主要由渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)(渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)或渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī))7、雙模態(tài)超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)16、多個(gè)并列布置的壁面引射火箭19和多個(gè)并列布置的凹槽(或多個(gè)并列布置的支板引射火箭和多個(gè)并列布置的支板)；多個(gè)并列布置的凹槽位于沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)隔離段通道內(nèi)的下壁面，每個(gè)壁面引射火箭對(duì)應(yīng)安裝在一個(gè)凹槽的側(cè)壁臺(tái)階前方，多個(gè)壁面引射火箭19分別在各自對(duì)應(yīng)的凹槽18側(cè)壁臺(tái)階處噴射。若采用支板引射火箭和支板結(jié)構(gòu)，則多個(gè)并列布置的支板固定在沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室通道內(nèi)的下壁面，每個(gè)支板引射火箭對(duì)應(yīng)安裝在一個(gè)支板的尾緣前方，多個(gè)支板引射火箭24分別在各自對(duì)應(yīng)的支板26尾緣噴射。