一种电解水辅助增强燃烧的超声速稳燃支板

1.本发明涉及超声速燃烧稳燃技术领域，尤其涉及一种电解水辅助增强燃烧的超声速稳燃支板。

背景技术：

2.高超声速技术是国家的重大战略需求和重要学术前沿，而被誉为能实现高超声速飞行最佳吸气动力装置的超燃冲压发动机更是其中的重中之重。超声速燃烧室作为超燃冲压发动机的重要组成部分之一，由于燃烧室入口处的来流速度可到达千米每秒量级，导致燃料在其中停留时间仅为毫秒量级，并且在这极短的时间内不仅需要完成燃料与空气的高效掺混，还要实现燃料的点火以及稳定燃烧，更是难上加难。特别是随着超燃冲压发动机向宽速域、变几何、可调控的方向发展，更需要一种简单可靠的稳定燃烧增强方法为其保驾护航。
3.为了更好地组织燃烧，当前采用的稳燃方式主要分为两种，即支板稳燃和凹腔稳燃。其中，凹腔稳燃可以通过在超声速气流中建立局部低速回流区，延长燃料停留时间，从而实现燃料的稳定燃烧，但是由于这种方式的主燃烧区会建立在凹腔内，因此会导致凹腔壁面的热应力较高，为热防护带来较大压力。而支板稳燃的能力与支板厚度有直接关系，支板越厚，稳燃能力越强，同时支板越厚，也会导致总压损失越大。为了兼顾总压与稳燃能力，有学者提出了一种基于中心薄支板的稳燃策略，即采用厚度为6mm的薄支板，并在支板前缘进行燃料喷注，在支板尾部进行少量的补氧喷注来强化燃烧。此方法虽然可以减小总压损失，实现燃料的稳定燃烧，但是需要额外携带液氧，限制了其进一步应用。
4.本发明基于该中心薄支板稳燃策略，为进一步增强超声速燃烧室的点火及燃烧稳定性，提高超燃冲压发动机的整体性能，提出了一种电解水辅助增强燃烧的超声速稳燃支板。

技术实现要素：

5.本发明公开一种电解水辅助增强燃烧的超声速稳燃支板，旨在解决如何进一步增强超声速燃烧室的点火及燃烧稳定性，提高超燃冲压发动机的整体性能的技术问题。
6.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
7.一种电解水辅助增强燃烧的超声速稳燃支板，包括超声速燃烧室，所述超声速燃烧室的底端外壁设置有电解水装置，所述电解水装置用于电解水产生氢气和氧气，所述电解水装置的内壁连接有引流管道，所述超声速燃烧室的内壁设置有支板主体，所述支板主体的内部设置有主燃料内流管道，所述主燃料内流管道主燃料内流管道的内壁连接有多个主燃料喷注孔，所述支板主体的内部也设置有氢气内流管道，所述支板主体的内部同时设置有氧气内流管道，所述支板主体的一侧内壁设置有多个氢气喷注孔，所述氢气内流管道与氢气喷注孔相连，所述支板主体的同侧内壁设置有多个氧气喷注孔，所述氧气喷注孔与氧气内流管道相连。
8.通过设置有电解水装置，通过电解水装置生成氧气和氢气，并顺着氢气引流管道提供先导氢气燃烧产生值班火焰，并通过氧气引流管道向主燃烧区补入氧气，从而提高超声速燃烧室点火的成功率及燃烧的稳定性，从而进一步提高超燃冲压发动机的整体性能。
9.在一个优选的方案中，所述引流管道包括氢气引流管道和氧气引流管道，所述氢气引流管道与氢气内流管道相连，所述氧气内流管道与氧气内流管道相连，所述氢气引流管道和氧气引流管道上分别安装有调节阀。
10.通过设置有调节阀，通过控制调节阀可将通气压力调节至所需喷注压力，从而实现辅助燃烧的程度调节，具有更高的适配性。
11.在一个优选的方案中，所述电解水装置在电解水后产生的氢气和氧气被分别保存在电解水装置内的两侧，所述氢气引流管道连接于电解水装置存储氢气的一侧，所述氧气引流管道连接于电解水装置存储氧气的一侧，所述氢气喷注孔设置在支板主体的尾部凹腔内表面中心处，所述氧气喷注孔设置在支板主体的两侧尾缘中心处，所述主燃料喷注孔设置在支板主体的前缘两侧中心处，所述氧气内流管道包括氧气总通管道和多个氧气分流管道，多个所述氧气分流管道同时与氧气总通管道相连，所述氢气内流管道包括氢气总通管道和多个氢气分流管道，多个所述氢气分流管道同时与氢气总通管道相连。
12.通过设置有氧气分流管道和氢气分流管道，达到气体的均衡导入的目的，使其能与主燃料更好的混合，提高辅助效果。
13.由上可知，一种电解水辅助增强燃烧的超声速稳燃支板，包括超声速燃烧室，所述超声速燃烧室的底端外壁设置有电解水装置，所述电解水装置用于电解水产生氢气和氧气，所述电解水装置的内壁连接有引流管道，所述超声速燃烧室的内壁设置有支板主体，所述支板主体的内部设置有主燃料内流管道，所述主燃料内流管道主燃料内流管道的内壁连接有多个主燃料喷注孔，所述支板主体的内部也设置有氢气内流管道，所述支板主体的内部同时设置有氧气内流管道，所述支板主体的一侧内壁设置有多个氢气喷注孔，所述氢气内流管道与氢气喷注孔相连，所述支板主体的同侧内壁设置有多个氧气喷注孔，所述氧气喷注孔与氧气内流管道相连。本发明提供的电解水辅助增强燃烧的超声速稳燃支板具有提高超声速燃烧室点火的成功率及燃烧的稳定性，进一步提高超燃冲压发动机的整体性能的技术效果。
附图说明
14.图1为本发明提出的一种电解水辅助增强燃烧的超声速稳燃支板的超声速燃烧室剖面图。
15.图2为本发明提出的一种电解水辅助增强燃烧的超声速稳燃支板的稳燃支板沿中心平面的剖面图。
16.图3为本发明提出的一种电解水辅助增强燃烧的超声速稳燃支板的稳燃支板沿补氧喷注孔中心平面的剖面图。
17.图4为本发明提出的一种电解水辅助增强燃烧的超声速稳燃支板的氧气内流管道结构示意图。
18.图5为本发明提出的一种电解水辅助增强燃烧的超声速稳燃支板的氢气内流管道结构示意图。
19.图中：1、电解水装置；2、引流管道；3、支板主体；4、氢气引流管道；5、氧气引流管道；6、主燃料内流管道；7、氢气内流管道；8、氧气内流管道；9、主燃料喷注孔；10、氢气喷注孔；11、氧气喷注孔；12、氧气总通管道；13、氧气分流管道；14、氢气总通管道；15、氢气分流管道。
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。
21.本发明公开的一种电解水辅助增强燃烧的超声速稳燃支板主要应用于超声速燃烧的场景。
22.参照图1-图3，一种电解水辅助增强燃烧的超声速稳燃支板，包括超声速燃烧室，超声速燃烧室的底端外壁设置有电解水装置1，电解水装置1用于电解水产生氢气和氧气，电解水装置1的内壁连接有引流管道2，超声速燃烧室的内壁设置有支板主体3，支板主体3的内部设置有主燃料内流管道6，主燃料内流管道6主燃料内流管道6的内壁连接有多个主燃料喷注孔9，支板主体3的内部也设置有氢气内流管道7，支板主体3的内部同时设置有氧气内流管道8，支板主体3的一侧内壁设置有多个氢气喷注孔10，氢气内流管道7与氢气喷注孔10相连，支板主体3的同侧内壁设置有多个氧气喷注孔11，氧气喷注孔11与氧气内流管道8相连，首先通过电解水装置1电解水产生氢气和氧气，通过氧气引流管道5和氧气内流管道8将氧气顺着氧气喷注孔11喷注至支板主体3尾部的低速回流区，待其稳定后再通过氢气引流管4和氢气内流管道7将氢气顺着氢气喷注孔10注入，利用等离子体点火器将氢气点燃形成值班火焰，然后通过主燃料内流管道5顺着主燃料喷注孔9将主燃料喷入，使其在值班火焰及补入氧气的作用下被引燃，稳定燃烧，从而提高超声速燃烧室点火的成功率及燃烧的稳定性，进一步提高超燃冲压发动机的整体性能。
23.参照图1和图2，在一个优选的实施方式中，引流管道2包括氢气引流管道4和氧气引流管道5，氢气引流管道4与氢气内流管道7相连，氧气内流管道5与氧气内流管道8相连，氢气引流管道4和氧气引流管道5上分别安装有调节阀，通过在氧气引流管道5和氢气引流管道4上分别安装调节阀，通过控制调节阀可将通气压力调节至所需喷注压力，从而实现辅助燃烧的程度调节，具有更高的适配性。
24.参照图1，在一个优选的实施方式中，电解水装置1在电解水后产生的氢气和氧气被分别保存在电解水装置1内的两侧，氢气引流管道4连接于电解水装置1存储氢气的一侧，氧气引流管道5连接于电解水装置1存储氧气的一侧。
25.参照图2和图3，在一个优选的实施方式中，氢气喷注孔10设置在支板主体3的尾部凹腔内表面中心处，氧气喷注孔11设置在支板主体3的两侧尾缘中心处，主燃料喷注孔9设置在支板主体3的前缘两侧中心处。
26.参照图4，在一个优选的实施方式中，氧气内流管道8包括氧气总通管道12和多个氧气分流管道13，多个氧气分流管道13同时与氧气总通管道12相连。
27.参照图5，在一个优选的实施方式中，氢气内流管道7包括氢气总通管道14和多个氢气分流管道15，多个氢气分流管道15同时与氢气总通管道12相连，通过设置有氧气分流管道13和氢气分流管道15，氧气总通管道12内的氧气通过多个氧气分流管道13进行排出，
同时氢气总通管道14内的氢气通过多个氢气分流管道15进行排出，达到气体的均衡导入，使其能与主燃料更好的混合，提高辅助效果。
28.工作原理：通过时序控制，首先通过电解水装置1电解水产生氢气和氧气，并分别储存在装置的两侧，通过氧气引流管道5和氧气内流管道8将氧气顺着氧气喷注孔11喷注至支板主体3尾部的低速回流区，待其稳定后再通过氢气引流管4和氢气内流管道7将氢气顺着氢气喷注孔10注入，利用等离子体点火器将氢气点燃形成值班火焰，然后通过主燃料内流管道5顺着主燃料喷注孔9将主燃料喷入，使其在值班火焰及补入氧气的作用下被引燃，稳定燃烧，从提供先导氢气燃烧产生值班火焰及向主燃烧区补入氧气两方面入手，提高超声速燃烧室点火的成功率及燃烧的稳定性，从而进一步提高超燃冲压发动机的整体性能。
29.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种电解水辅助增强燃烧的超声速稳燃支板，包括超声速燃烧室，其特征在于，所述超声速燃烧室的底端外壁设置有电解水装置(1)，所述电解水装置(1)用于电解水产生氢气和氧气，所述电解水装置(1)的内壁连接有引流管道(2)，所述超声速燃烧室的内壁设置有支板主体(3)，所述支板主体(3)的内部设置有主燃料内流管道(6)，所述主燃料内流管道(6)主燃料内流管道(6)的内壁连接有多个主燃料喷注孔(9)，所述支板主体(3)的内部也设置有氢气内流管道(7)，所述支板主体(3)的内部同时设置有氧气内流管道(8)，所述支板主体(3)的一侧内壁设置有多个氢气喷注孔(10)，所述氢气内流管道(7)与氢气喷注孔(10)相连，所述支板主体(3)的同侧内壁设置有多个氧气喷注孔(11)，所述氧气喷注孔(11)与氧气内流管道(8)相连。2.根据权利要求1所述的一种电解水辅助增强燃烧的超声速稳燃支板，其特征在于，所述引流管道(2)包括氢气引流管道(4)和氧气引流管道(5)，所述氢气引流管道(4)与氢气内流管道(7)相连，所述氧气内流管道(5)与氧气内流管道(8)相连，所述氢气引流管道(4)和氧气引流管道(5)上分别安装有调节阀。3.根据权利要求2所述的一种电解水辅助增强燃烧的超声速稳燃支板，其特征在于，所述电解水装置(1)在电解水后产生的氢气和氧气被分别保存在电解水装置(1)内的两侧，所述氢气引流管道(4)连接于电解水装置(1)存储氢气的一侧，所述氧气引流管道(5)连接于电解水装置(1)存储氧气的一侧。4.根据权利要求1所述的一种电解水辅助增强燃烧的超声速稳燃支板，其特征在于，所述氢气喷注孔(10)设置在支板主体(3)的尾部凹腔内表面中心处，所述氧气喷注孔(11)设置在支板主体(3)的两侧尾缘中心处，所述主燃料喷注孔(9)设置在支板主体(3)的前缘两侧中心处。5.根据权利要求1所述的一种电解水辅助增强燃烧的超声速稳燃支板，其特征在于，所述氧气内流管道(8)包括氧气总通管道(12)和多个氧气分流管道(13)，多个所述氧气分流管道(13)同时与氧气总通管道(12)相连。6.根据权利要求1所述的一种电解水辅助增强燃烧的超声速稳燃支板，其特征在于，所述氢气内流管道(7)包括氢气总通管道(14)和多个氢气分流管道(15)，多个所述氢气分流管道(15)同时与氢气总通管道(12)相连。

技术总结

本发明公开了一种电解水辅助增强燃烧的超声速稳燃支板，包括超声速燃烧室，所述超声速燃烧室的底端外壁设置有电解水装置，所述电解水装置用于电解水产生氢气和氧气，所述电解水装置的内壁连接有引流管道，所述超声速燃烧室的内壁设置有支板主体，所述支板主体的内部设置有主燃料内流管道，所述主燃料内流管道主燃料内流管道的内壁连接有多个主燃料喷注孔，所述支板主体的内部也设置有氢气内流管道，所述支板主体的内部同时设置有氧气内流管道，所述支板主体的一侧内壁设置有多个氢气喷注孔，本发明公开的电解水辅助增强燃烧的超声速稳燃支板具有提高超声速燃烧室点火的成功率及燃烧的稳定性，进一步提高超燃冲压发动机的整体性能的效果。体性能的效果。体性能的效果。