[發明專利]一種脈沖爆震發動機爆震室

無效

• 申請號: 201210092891.9
• 申請日: 2012-03-31
• 公開（公告）號: CN102606343A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 王治武;彭暢新;鄭龍席;陳星谷;盧杰;胡明;劉繼華
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: F02K7/02
• 分類號: F02K7/02
• 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

本發明涉及發動機技術領域，尤其涉及一種脈沖爆震發動機爆震室。

背景技術

脈沖爆震發動機是一種利用間歇性的爆震波產生的高溫、高壓燃氣來產生推力的新概念推進裝置。按照是否自帶氧化劑，脈沖爆震發動機可以分為火箭式和吸氣式兩種。

爆震的起爆方式分為兩種，即直接起爆和間接起爆。前者需要巨大的點火能量，后者通過爆燃向爆震轉變(DDT)形成爆震波?？紤]到實用性，脈沖爆震發動機一般采用間接起爆的方式獲得爆震波。具體來說，先采用較小的點火能量形成緩燃波，然后通過火焰與壓縮波在爆震室內的相互作用最終形成爆震波。在爆燃向爆震轉變的過程中，一般在爆震室內布置障礙物(爆震增強裝置)，加強火焰的加速過程，減小DDT距離。爆震增強裝置主要包括Schelkin螺旋結構、擋板結構、內槽結構及其他組合結構等。目前比較通用的爆震增強裝置是Schelkin螺旋?；鹧嫱ㄟ^獨特的螺旋式傳播加速。這種加速過程縮短了DDT的軸向距離，從而縮短爆震室長度。但是，Schelkin螺旋存在流阻損失較大和容易燒蝕兩大問題。流阻損失較大使得發動機的推力性能下降，而容易燒蝕使得發動機工作壽命受限。高頻工作時由于爆震室內的溫度很高，Schelkin螺旋的燒蝕問題尤為嚴重。而長時間高頻工作是脈沖爆震發動機工程應用的必然要求。

對于吸氣式脈沖爆震發動機，一個工作循環內，爆震波形成之前，爆震室內會產生若干局部的高溫高壓點(過驅爆震)，而后形成穩定的爆震波向出口傳播，同時局部的高壓促使部分燃氣向進氣道傳播。反傳燃氣不僅使得發動機推進性能下降，還會影響發動機的正常工作，嚴重時進氣道會不啟動。目前針對減小進氣道反壓而采取的措施大多都是在進氣道內進行的，如氣動閥和機械閥等。普通的爆震室雖然能在一定程度上減小反傳燃氣的總壓，但其并未考慮其減小反傳燃氣壓力的功能，所以效果并不明顯。在進氣道之后(如點火室或爆震室)加入減小反壓的結構目前還未見公開的報道。實際上，回傳爆震波形成的位置距離進氣道較遠，在爆震室內可以植入更有效的結構或采取相應的措施，在不影響發動機工作穩定性的前提下，減小反傳燃氣的壓力。

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，本發明提出一種脈沖爆震發動機爆震室，改善現有技術下爆震室流阻損失較大、容易燒蝕及吸氣式脈沖爆震發動機爆震室不能有效減小反傳燃氣壓力的問題。本發明地爆震室正向流阻損失較小、不易燒蝕并能有效減小吸氣式脈沖爆震發動機反傳燃氣壓力。

技術方案

一種脈沖爆震發動機的爆震室，其特征在于：在發動機內壁設有多個爆震增強裝置，各個爆震增強裝置之間相隔0.5～1倍發動機內壁的內徑；所述爆震增強裝置包括收縮段1、固定肋2和引流段3；沿著進氣方向設有一個形成逐漸收縮流道的收縮段，然后銜接一個引流段；所述引流段的喉道面積與收縮段喉道面積相同，引流段3的前緣順著收縮段1收縮流道的方向逐漸收縮，另一方面向后形成一段與發動機內壁5平行的直段，與發動機內壁5形成一個等截面環形流道；引流段3通過固定肋2與發動機內壁5相連，肋片之間沿軸向開有環形槽。

所述收縮段的喉道直徑與發動機內徑比值不小于0.65，且收縮段形成的曲面凹向爆震室中軸線。

所述收縮段與引流段形成收縮流道的結構的距離小于0.15倍爆震室內徑。

所述引流段直段與發動機壁面相距小于0.15倍爆震室內徑。

有益效果

本發明提出的一種脈沖爆震發動機爆震室，有益效果包括三個方面：首先，由于收縮段是一個逐漸收縮的流道，相比于普通Schelkin螺旋突變的流道，本發明的正向流動損失小。同時本發明爆震室內壁并未完全布滿爆震增強裝置，相比于普通Schelkin螺旋布滿爆震室的結構，本發明進一步減小了爆震室內的正向流阻損失。而較小的正向流阻損失有利于發動機推進性能的提升。但是，在減小正向流阻損失的同時，本發明同時也能在較短的距離內形成爆震波。這是因為，類似于其他爆震增強裝置，壓縮波能夠在該爆震室兩個爆震增強裝置之間多次反射疊加。壓力波的多次反射增強了火焰的相互作用，使得火焰不斷加速并最終形成爆震波。其次，相比于傳統的Schelkin螺旋，本發明的爆震增強裝置不易燒蝕，能有效地提高爆震室的使用壽命。傳統的Schelkin螺旋通過焊接方式與發動機連接，當發動機高頻工作時，爆震室內溫度很高，容易燒蝕焊點，使得Schelkin螺旋失效。