技术摘要：
本发明提供一种大尺度多级火箭基组合循环发动机，包括进气道、隔离段、第一级燃烧室、第二级燃烧室、尾喷管、第一火箭单元、第二火箭单元和第三火箭单元，气流由进气道流入经由隔离流道、燃烧室后由尾喷管向外排放；隔离流道为圆柱状，隔离流道沿其轴线方向上的竖直截 全部
背景技术：
火箭基组合循环(Rocket-Based Combined Cycle，缩写为RBCC)发动机将高推重 比的火箭发动机以及高比冲的吸气式冲压发动机有机集成于同一流道内，可兼容引射、亚 燃、超燃以及纯火箭模态，实现宽速域和大空域的高性能工作。如何保证同一台发动机在如 此宽的马赫数范围内实现各个模态的良好工作，以及不同模态间的平稳过渡，是决定RBCC 发动机能否成功的关键。这其中，RBCC发动机采用的构型和工作方式又起到决定性的作用。 尤其是如何保证火箭布局与冲压发动机流道布局的合理匹配是研究中的关键技术所在。 目前，常用的RBCC发动机结构方案为“可变几何进气道 中置/侧置火箭或液体燃 料喷注 固定几何第二级燃烧室 可变几何尾喷管”，且多针对小尺度的原理级方案或样机 开展相关研究。而作为未来空天运输、临近空间发射平台等的潜在动力系统，大尺度的RBCC 发动机是必然的发展趋势。当RBCC发动机的尺度大幅增大以后，燃烧室的燃料喷注和燃烧 组织难度将急剧增大。为了解决这些问题，如果仍然采用传统的液体燃料喷注方式，由于受 到燃料喷注穿透深度有限等问题的限制，必须加入大量燃料支板等燃烧辅助增强装置，但 这将导致发动机的结构质量、结构复杂度、热防护难度以及发动机流道内阻等的大幅增加。 针对大尺度RBCC发动机设计应用中的这些问题，提出了本发明的方案，本发明中 RBCC发动机燃烧室结构比较简单，避免了二次燃料喷注和相应的燃烧辅助增强装置等，热 防护难度相对较小，流道湿面积和内阻也较小。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种可降低燃烧室结构复杂 度并保证燃烧室内稳定燃烧的大尺度多级火箭基组合循环发动机。 为实现上述目的，本发明提供一种大尺度多级火箭基组合循环发动机，包括：进气 道、隔离段、第一级燃烧室、第二级燃烧室、尾喷管、第一火箭单元、第二火箭单元和第三火 箭单元，其中： 所述进气道、所述隔离段、所述第一级燃烧室、所述第二级燃烧室和所述尾喷管依 序连接，气流由所述进气道流入，经由所述隔离段、所述第一级燃烧室、所述第二级燃烧室 后由所述尾喷管向外排放； 所述第一火箭单元设置于所述隔离段与所述第一级燃烧室的连接处，所述第二火 箭单元设置于所述第一级燃烧室与所述第二级燃烧室的连接处，所述第三火箭单元设置于 所述第二级燃烧室和所述尾喷管的连接处； 所述第一级燃烧室为圆柱状，所述第一级燃烧室沿其轴线方向上的竖直截面的外 径尺寸相同或有较小角度逐渐增加，主要用于完成引射模态下火箭射流与引射空气之间的 3 CN 111594347 A 说 明 书 2/4 页 快速掺混，以及超燃模态下的高效燃烧； 所述尾喷管沿气流的流出的方向呈扩口状，由所述尾喷管提高所流出的气流流 速。 进一步地，所述进气道、所述隔离段、所述第一级燃烧室、所述第二级燃烧室和所 述尾喷管之间通过法兰连接或焊接连接。 进一步地，所述进气道为变结构进气道。 进一步地，所述第一火箭单元用于将气流由所述进气道向所述第一级燃烧室或所 述第二级燃烧室内引入。 进一步地，所述第二火箭单元用于为所述第二级燃烧室提供燃气。 进一步地，所述第一火箭单元、第二火箭单元和第三火箭单元为液体燃料火箭。 进一步地，所述第二级燃烧室沿气流喷射方向上的长度尺寸的范围为500-800mm， 所述第二级燃烧室的顶壁面沿气流喷射方向上的斜度的范围为(1:14)-(1:10)。 进一步地，所述进气道的捕获面积大于或等于0.5m2。 与相关技术相比，本发明提供一种大尺度多级火箭基组合循环发动机，包括进气 道、隔离段、第一级燃烧室、第二级燃烧室、尾喷管、第一火箭单元、第二火箭单元和第三火 箭单元，进气道、隔离段、第一级燃烧室、第二级燃烧室和尾喷管依序连接，气流由进气道流 入经由隔离段、第一级燃烧室、第二级燃烧室后由尾喷管向外排放；进气道用于将自进气道 所流入的气流进行减速和增压；隔离段将进气道与第一级燃烧室进行稳定隔离布设，容纳 燃烧室压力作用下形成的预燃激波串，防止气流在进气段发生较大气流波动进而影响燃烧 效率，提高进气道与火箭机组单元的匹配稳定性；第一级燃烧室为圆柱状，第一级燃烧室沿 其轴线方向上的竖直截面的外径尺寸相同或有较小角度逐渐增加；尾喷管沿气流的流出的 方向呈扩口状，由尾喷管提高所流出的气流流速。 附图说明 图1为本发明实施例中大尺度多级火箭基组合循环发动机在引射模态的沿竖直方 向的截面示意图； 图2为本发明实施例中大尺度多级火箭基组合循环发动机在亚燃/超燃模态的沿 竖直方向的截面示意图； 图3为本发明实施例中大尺度多级火箭基组合循环发动机的结构示意图。
