[實用新型]一種具有次推進劑分布式噴注機構的爆震室

無效

• 申請號: 200920245770.7
• 申請日: 2009-12-14
• 公開（公告）號: CN201588707U
• 公開（公告）日: 2010-09-22
• 發明（設計）人: 范瑋;王育虔;彭暢新;嚴傳俊;謝開成
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: F02K9/60
• 分類號: F02K9/60
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

技術領域

本實用新型涉及一種具有次推進劑分布式噴注機構的爆震室，涉及發動機技術領域。

背景技術

脈沖爆震發動機是一種利用周期性爆震波產生的高溫、高壓燃氣發出的沖量來產生推力的非穩態推進裝置，當工作頻率達到較高的頻率時可以認為能夠產生穩定的推力，一般要求能夠達到100Hz以上。因而如何提高脈沖爆震發動機的工作頻率是很多研究者努力的方向。

不管是火箭式脈沖爆震發動機還是吸氣式脈沖爆震發動機，基本上都是雙組元推進系統。對于吸氣式脈沖爆震發動機，空氣將占據燃燒室體積的絕大部分，氣體燃料或者液體燃料相對體積較小；對于火箭式脈沖爆震發動機，通常采用液氧/氣氫、氧氣/煤油等系統。不管采用哪一種系統都存在一種推進劑體積比較大的情況，我們稱其為主推進劑，另一種稱為次推進劑，如吸氣式發動機中的氣體燃料或液體燃料，液氧/氣氫的液氧，氧氣/煤油中的煤油均為次推進劑。

具有經典循環過程的脈沖爆震發動機，一端開口，另一端間歇噴注主推進劑和次推進劑，然后點火起爆，爆震波傳出爆震室，然后填充隔離氣體，進入下一個循環。脈沖爆震發動機由于上一個循環中已燃氣體膨脹后仍具有很高的溫度，因此在重新噴注推進劑之前必須填充相當體積的隔離氣體。以氧氣為主推進劑、煤油為次推進劑的脈沖爆震火箭發動機，必須使用惰性氣體如氮氣作為隔離氣體，隔離氣體的存儲和噴注需要一套單獨的系統，因而降低了發動機的比沖和有效載荷。

國內外大量脈沖爆震發動機模型試驗研究中都采用電磁閥來實現主推進劑和次推進劑的間歇供給，但電磁閥存在頻率與供給能力的矛盾，而使用高頻小流量電磁閥實現推進劑分布式供應時，還面臨電磁閥供電難度大和由于電磁閥個體差異無法保證工作完全一致的問題。國內外研究者也開發了旋轉閥應用于脈沖爆震發動機，旋轉閥結構復雜，主推進劑和次推進劑的供給時序無法靈活改變。

脈沖爆震發動機的起爆方法有兩種：直接起爆和間接起爆。直接起爆能在起爆的瞬間產生爆震波，但要求很高的起爆點火能量，間接起爆是一種基于由爆燃向爆震轉變的起爆方法，通常在發動機內使用爆震增強裝置加速由爆燃向爆震轉變的過程，爆震增強裝置的冷卻和使用壽命成為研究者關心的一個問題。

以空氣為主推進劑、汽油為次推進劑的吸氣式脈沖爆震發動機，主、次推進劑均采用無閥自適應供給，但主、次推進劑的噴注壓力不同，當燃燒室內壓力降低時，總是先噴注單一推進劑而不是主、次推進劑的可燃混合物，因此不需要另外的隔離氣體。存在的問題是：當主、次推進劑同軸噴注時，主、次推進劑無法充分均勻混合；當主、次推進劑分別由軸向、徑向對撞噴注時，主、次推進劑混合較充分，但填充速度降低。

目前，Shchelkin螺旋是脈沖爆震發動機中最常用的爆震增強裝置，由于無法對Shchelkin螺旋進行冷卻，在使用一段時間后Shchelkin螺旋因燒蝕變形而失效。

發明內容

要解決的技術問題

為了避免現有技術的不足之處，本實用新型提出一種，尤其是一種應用于脈沖爆震發動機推進劑供給系統的推進劑分布式噴注機構，可以提高脈沖爆震發動機的工作頻率。

技術方案

一種具有次推進劑分布式噴注機構的爆震室，其特征在于包括次推進劑的分布式噴注機構和爆震室；爆震室為圓筒狀，一端為主推進劑噴注面板，另一端為敞口結構；分布式噴注機構的噴注桿2一端穿過并固定于噴注面板中心，螺旋5穿過噴注面板；分布式噴注機構沿爆震室中心軸延伸至爆震室出口，長度與脈沖爆震發動機爆震室長度相等，分布式噴注機構的噴注桿2的外徑與爆震室內徑之比不大于2/3，噴注桿2上的螺旋槽3的螺距與爆震室直徑相等。

所述的分布式噴注機構包括噴注桿2、螺旋槽3、噴注孔4、螺旋5和次噴注孔6；噴注桿2的內部為形成容腔的通孔結構，噴注桿的外表面設有等螺距的半圓形螺旋槽3，沿著螺旋槽底部，設有與容腔相通的噴注孔4；在噴注桿2的外圈，嵌入螺旋槽中纏繞有螺旋5，螺旋5上設有若干個次噴注孔6；所述的螺旋5為圓形繞絲，自噴注桿2固定端以繞絲的一半突出螺旋槽3的方式纏繞，長度為螺旋5螺距的6-8倍；其余部分繞絲為半圓形，且與半圓形螺旋槽3外沿平齊；所述噴注孔4或次噴注孔6的直徑小于0.5mm，兩孔中心間距大于孔徑的二倍；所述的噴注孔4與次噴注孔6數量相等。

所述螺旋槽3的半圓形槽的半徑不大于噴注桿2半徑的1/2。

有益效果