口 11，燃料喷口 11在火焰稳定凹腔2上游的超声速气流中横向喷射燃料，进入燃烧室内的燃料在火焰稳定凹腔2内组织燃烧。燃烧室还包括引气通道，用于从火焰稳定凹腔2的后缘向下游引气，将凹腔燃烧时在凹腔内部产生的高温高压燃气引致凹腔下游位置。通过促进下游燃烧避免压力快速下降从而提高燃烧室性能。另外扩大了凹腔稳定燃烧的回流区，进而提高火焰稳定能力。
[0043]图2至图5示出了根据本发明第一实施例的具有凹腔火焰稳定器的燃烧室的形状和结构。结合参照图2至图5，该燃烧室为矩形截面燃烧室，喷注段I上靠近火焰稳定凹腔2的位置横向喷射燃料，在凹腔内组织燃烧。
[0044]引气通道4呈切槽状，在此称为开槽41，开槽41在后缘壁上开设。该后缘壁为增厚壁21，用于开设一组开槽41，相邻开槽41之间为间隔42。
[0045]优选地，各开槽41沿流向经过膨胀段3的入口后向膨胀段3下游延伸。
[0046]优选地，各开槽41的延伸区域呈三角形，该三角形延伸区域的第一边41a在凹腔的后侧壁上，第二边41b在膨胀段壁上，第三边41c位于增厚壁上。三角形的开槽结构可以将凹腔后侧壁附近的高温高压燃气快速直接地引入凹腔下游的膨胀区，同时可以有效地增加附近流体的扰动促进当地的混合和燃烧。此外，延伸区域也可以采用平行四边形或者其他形状，可以降低发动机整体的重量。
[0047]优选地，后缘的上壁22和下壁23对称地设有一组开槽。对称结构可以将引气结构带来的燃烧性能增益最大化，有利于整体压力突降问题的解决和燃烧效率的提高。
[0048]图6示出了燃烧室的凹腔的顶壁的高温燃气流向，如图6所示，凹腔顶壁的高温燃气借助于各开槽可以有效地将凹腔内高温燃气引向凹腔下游，使得在凹腔下游位置，分离区相比于传统的凹腔不再迅速再附，壁面压力下降缓慢，有利于燃烧室推力性能的提高；凹腔下游的燃烧得以增强继而扩大凹腔稳定燃烧的回流区，从而提高凹腔的火焰稳定能力；在一定程度上降低凹腔位置的热流，有利于改善热防护性能。
[0049]可以理解，在圆截面燃烧室的凹腔中，一组开槽以中心轴线为圆心呈放射状布置，同样可实现将凹腔内部产生的高温高压燃气向凹腔下游位置引气的目的。
[0050]图11是根据本发明的具有凹腔火焰稳定器的燃烧室的壁面静压力分布图。如图11所示，该壁面压力通过常用的PSI压力测量装置进行测量，图中实线代表现有的矩形截面燃烧室的壁面压力曲线，虚线代表本发明的具有引气槽的矩形截面燃烧室的壁面压力曲线。横坐标表示沿流向的壁面位置。其中，实验要求中的来流条件是:总温1486K、总压
1.5MPa、入口马赫数2.52。就凹腔下游的BI点和B2点而言，现有技术的壁面压力曲线有折点，在折点之前压力突降，本发明的燃烧室的壁面压力曲线无折点，压力下降平滑，从而改善了凹腔下游的压力突降的问题。另外，凹腔和凹腔下游的壁面压力也整体提高了一些。
[0051]图7至图10是根据本发明第二实施例的具有凹腔火焰稳定器的燃烧室的平面图。结合参照图7至图10，燃烧室为矩形截面燃烧室，引气通道4为在凹腔的后缘上开设的沿流向延伸的引气槽43，该引气槽43与沿流向排列在膨胀段3的壁面上的多个槽缝44连通，多个槽缝44在膨胀段3的壁体上延伸至壁体内表面，以连通火焰稳定凹腔2与膨胀段3，从而将凹腔内部产生的高温高压燃气向凹腔下游位置引气。如图11所示，正是受益于这种引气结构，相比于现有技术，凹腔下游的燃烧得到增强，因而现有技术体现的壁面压力曲线折点消失，压力突降有所缓解。后缘分为上后缘壁和下后缘壁，上壁和下壁分别对称设有导气结构。
[0052]本实施例具有以下效果:
[0053]1、通过向下游引气，可以有效地将高温燃气引向凹腔下游，使得在凹腔下游位置、分离区不再迅速再附，壁面压力下降缓慢，有利于燃烧室推力性能的提高；
[0054]2、向下游引气的凹腔，使得凹腔后缘下游的低速高温区扩大，延伸凹腔稳定的燃烧的回流区以提高火焰稳定能力；
[0055]3、在一定程度上降低凹腔位置的热流，有利于改善热防护性能。
[0056]以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种具有凹腔火焰稳定器的燃烧室，所述燃烧室包括火焰稳定凹腔(2)和与所述火焰稳定凹腔(2)的出口相连的膨胀段(3)，其特征在于，所述燃烧室还包括从所述火焰稳定凹腔⑵的后缘向位于所述出口下游的所述膨胀段⑶进行引气的一组引气通道(4)。2.根据权利要求1所述的具有凹腔火焰稳定器的燃烧室，其特征在于，所述引气通道(4)呈切槽状，所述切槽状的引气通道(4)在所述膨胀段(3)的壁面沿流向延伸。3.根据权利要求2所述的具有凹腔火焰稳定器的燃烧室，其特征在于，所述切槽状的引气通道(4)在所述火焰稳定凹腔(2)的后缘上连续延伸至顶壁。4.根据权利要求1所述的具有凹腔火焰稳定器的燃烧室，其特征在于，所述引气通道(4)包括引气槽(43)和与所述引气槽(43)连通的多个槽缝(44)，其中，所述引气槽(43)与所述火焰稳定凹腔(2)的后缘连通，所述多个槽缝(44)沿流向排列在所述膨胀段(3)上。5.根据权利要求4所述的具有凹腔火焰稳定器的燃烧室，其特征在于，所述多个槽缝(44)在所述膨胀段(3)的的壁体上延伸至壁体内表面，以连通所述火焰稳定凹腔(2)与所述膨胀段⑶。6.根据权利要求1至5中任一项所述的具有凹腔火焰稳定器的燃烧室，其特征在于，所述火焰稳定凹腔(2)的后缘为增厚壁(21)，所述引气通道(4)开设在所述增厚壁(21)上。7.根据权利要求1所述的具有凹腔火焰稳定器的燃烧室，其特征在于，所述燃烧室为方形截面燃烧室。8.根据权利要求6所述的具有凹腔火焰稳定器的燃烧室，其特征在于，所述引气通道(4)对称地布置在所述火焰稳定凹腔(2)的后缘的上壁(22)和下壁(23)上。9.根据权利要求6所述的具有凹腔火焰稳定器的燃烧室，其特征在于，还包括位于所述火焰稳定凹腔上游的喷注段(I)，所述喷注段(I)上靠近所述火焰稳定凹腔(2)的位置设有燃料喷口(11)。10.一种超燃冲压发动机，其特征在于，包括如权利要求1至9中任一项所述的具有凹腔火焰稳定器的燃烧室。
【专利摘要】本发明公开了一种具有凹腔火焰稳定器的燃烧室及超燃冲压发动机，该燃烧室包括喷注段、火焰稳定凹腔和与火焰稳定凹腔的出口相连的膨胀段，还包括从火焰稳定凹腔的后缘向出口下游的膨胀段进行引气的引气通道。在本发明的燃烧室中设有从火焰稳定凹腔的后缘向下游引气的引气通道，将燃烧时在凹腔内部产生的高温高压燃气引致凹腔下游位置。通过促进下游燃烧避免压力快速下降，从而提高燃烧室性能。另外扩大了凹腔稳定燃烧的回流区，进而提高凹腔火焰稳定能力。
【IPC分类】F23R3/20
【公开号】CN105180211
【申请号】
【发明人】孙明波, 张 林, 梁剑寒
【申请人】中国人民解放军国防科学技术大学
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2015年9月2日