[發明專利]一種吸氣式脈沖爆震發動機及其起爆方法

無效

• 申請號: 201010197826.3
• 申請日: 2010-06-10
• 公開（公告）號: CN101881238A
• 公開（公告）日: 2010-11-10
• 發明（設計）人: 王治武;嚴傳俊;鄭龍席;范瑋;黃希橋
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: F02K7/02
• 分類號: F02K7/02;F02K9/95
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 顧潮琪

技術領域

本發明涉及發動機技術領域，尤其是一種吸氣式脈沖爆震發動機及其起爆方法。

背景技術

脈沖爆震發動機是一種利用間歇式或脈沖式爆震波產生推力的新概念發動機。與常規發動機(如渦輪噴氣發動機和活塞發動機等)內的爆燃燃燒不同，脈沖爆震發動機內的燃燒過程是爆震燃燒。相對爆燃循環，爆震循環具有更高的熱效率。脈沖爆震發動機單位燃料消耗率低，工作范圍寬，結構簡單，推重比高，可以適應高速飛行條件，最大飛行馬赫數可以達到5，是國內外公認的最具前景的航空航天動力系統。

爆震與爆燃不同的是，其本身具有很高的增壓能力，爆震波前后壓力比在空氣為氧化劑的混合物中可以達到20-40倍，產生的強激波會反向傳回進氣道，因而爆震燃燒室對進氣道的要求很高。為了防止爆震引起的流動振蕩導致進氣道不啟動，脈沖爆震發動機通常需要一個進氣道/爆震室隔離段，以阻止在循環的特定時段內爆震從爆震室傳入進氣道。按照這個隔離段的實現方式，可以將脈沖爆震發動機分為有閥和無閥脈沖爆震發動機兩種。有閥脈沖爆震發動機中，隔離段是一個機械閥，安裝在爆震室和進氣道之間。在爆震起爆、傳播和排氣過程中，閥門關閉，填充過程中閥門打開。閥門關閉過程中會帶來很大的迎風面積，而空氣來流的滯止也會產生極大的性能損失。無閥脈沖爆震發動機進氣道和爆震室之間的隔離是通過氣動力學實現的。這個設計不僅結構簡單，而且解決了來流滯止帶來的不利影響。

爆震波的形成原理要求氣動閥具有正向流阻小，反向流阻大的特點。正向進氣阻力小保證脈沖爆震發動機順利進氣；反向流動阻力大，形成近似于封閉的效果，有利于激波的疊加，形成爆震波，同時阻止燃燒產物反向流出發動機，減小和抑制反流引起的負推力。目前脈沖爆震發動機的氣動閥都存在正向流動阻力和反流控制不能很好解決的問題。

另外，脈沖爆震發動機的起爆還存在很多問題。多循環脈沖爆震波的起爆方式目前主要分為以下兩種：第一種是單級起爆，由弱火花形成爆燃再轉變成爆震，通過對點火區的優化設計和強化爆燃向爆震轉變結構的使用，可以實現較高頻率的爆震起爆，但是這種方法通常都會帶來巨大的沖量損失，需要較長的爆燃向爆震轉變距離和時間，發動機排氣時間較長，不利于爆震頻率的進一步提高；第二種是射流起爆，一般是讓高敏感性混合氣在第一個小燃燒室內被點燃，膨脹，然后通過與主燃燒室的連接通道排入主燃燒室，從而將主燃燒室點燃，一般要求獨立的供給系統，需要攜帶高敏感混合氣，增加了發動機的復雜性和重量。

綜上所述，脈沖爆震發動機機結構簡單，推重比高，但是現有有閥和無閥脈沖爆震發動機均具有不可忽視的缺點：有閥脈沖爆震發動機閥門關閉會帶來很大的迎風面積，產生極大的性能損失；而無閥脈沖爆震發動機的氣動閥存在正向流動阻力和反流控制不能很好解決的問題。

發明內容

為了克服現有技術脈沖爆震發動機正向流阻和反流控制的矛盾，本發明提供一種吸氣式脈沖爆震發動機，能夠實現較小的正向流動阻力，同時抑制和利用反向流動，提高發動機推力。