[發(fā)明專利]一種高頻錐螺旋管式脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310021413.3
• 申請(qǐng)日: 2013-01-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103075271A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-05-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 范瑋;靳樂(lè);彭暢新;王瑋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): F02K9/42
• 分類號(hào): F02K9/42
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心 61204
• 代理人: 陳星

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō),涉及一種高頻錐螺旋管式脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)。

背景技術(shù)

脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)屬于非穩(wěn)態(tài)發(fā)動(dòng)機(jī)，是一種利用脈沖爆震波產(chǎn)生高溫、高壓燃?xì)獠⑦M(jìn)行高速噴射來(lái)產(chǎn)生周期性推力的新概念推進(jìn)裝置。按照其是否自帶氧化劑，脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)可分為吸氣式脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)和火箭式脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)。

在現(xiàn)有常規(guī)尺度的脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)中，為了保證爆震管的填充流量，供給電磁閥的孔徑不能太小，而大孔徑電磁閥又難以高頻響應(yīng)，因此嚴(yán)重限制了常規(guī)尺度脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)工作頻率的提升，從而限制了發(fā)動(dòng)機(jī)的推力提升。另外，對(duì)于常規(guī)脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)，由于DDT（Deflagration?to?Detonation?Transition，簡(jiǎn)稱DDT）距離的限制使得其軸向長(zhǎng)度很難縮短，因此限制了發(fā)動(dòng)機(jī)外形尺寸的縮小。現(xiàn)已有研究證明爆震波能夠?qū)崿F(xiàn)在螺旋管中傳播，并且螺旋管式爆震管中由于離心力作用產(chǎn)生的徑向、軸向和周向的二次流可以促進(jìn)燃燒中熱與質(zhì)的交換、加速摻混，且能有效地縮短DDT距離。

對(duì)于已有的微動(dòng)力裝置，其燃燒方式均為緩燃燃燒，其熱循環(huán)效率遠(yuǎn)低于爆震循環(huán)。另外，為了保證產(chǎn)生一定的循環(huán)功，現(xiàn)有微動(dòng)力裝置的結(jié)構(gòu)中大多包含增壓部件，使得結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性大大增加。以現(xiàn)有的微型渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)而言，其結(jié)構(gòu)中就包含了以幾十萬(wàn)轉(zhuǎn)/分旋轉(zhuǎn)的渦輪和壓氣機(jī)部件，該裝置在提高了發(fā)動(dòng)機(jī)推重比和能量密度的同時(shí)也使得其結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度增加，很難達(dá)到普及應(yīng)用。將微動(dòng)力裝置和爆震燃燒循環(huán)的特點(diǎn)結(jié)合，研究基于爆震燃燒的微動(dòng)力裝置具有重要的意義和廣闊的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容

為了避免現(xiàn)有技術(shù)存在的不足,克服常規(guī)脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)能量密度低、工作頻率低的問(wèn)題；本發(fā)明提出一種高頻錐螺旋管式脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī),其采用錐螺旋形爆震管，縮小了脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)的體積和軸向長(zhǎng)度，提高了熱動(dòng)力裝置的能量密度；發(fā)動(dòng)機(jī)的爆震管體積較小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,能有效地縮短燃料的填充時(shí)間，提高其工作頻率和發(fā)動(dòng)機(jī)的推重比。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:包括氧化劑存儲(chǔ)腔、氧化劑進(jìn)氣管、隔離氣體存儲(chǔ)腔、隔離氣體進(jìn)氣管、增強(qiáng)段、1#高頻電磁閥、2#高頻電磁閥、脈沖點(diǎn)火器、分流室、錐螺旋式爆震管、拉瓦爾噴管、引射器噴管、引射導(dǎo)流裝置、錐環(huán)形通道，

所述錐螺旋式爆震管采用多管共軸疊加呈倒錐臺(tái)形結(jié)構(gòu)，嵌套在發(fā)動(dòng)機(jī)外殼體與內(nèi)殼體之間的錐環(huán)形通道中,錐環(huán)形通道位于氧化劑存儲(chǔ)腔和隔離氣體存儲(chǔ)腔之間，分流室位于錐螺旋式爆震管的上方；錐螺旋式爆震管上端與分流室固連，下端與引射導(dǎo)流裝置固連；氧化劑進(jìn)氣管位于分流室的上方與分流室上端部的氧化劑入口相連通，另一端與氧化劑存儲(chǔ)腔連通，2#高頻電磁閥安裝在氧化劑進(jìn)氣管管壁上靠近分流室；脈沖點(diǎn)火器位于氧化劑進(jìn)氣管上2#高頻電磁閥與分流室之間；隔離氣體進(jìn)氣管位于分流室的下方與分流室下端部的隔離氣體入口相連通，另一端與隔離氣體存儲(chǔ)腔連通，1#高頻電磁閥安裝在隔離氣體進(jìn)氣管的管壁上靠近分流室。

所述增強(qiáng)段位于錐螺旋式爆震管的前段與分流室相連通；增強(qiáng)段內(nèi)腔設(shè)置有螺旋凹槽；螺旋凹槽的剖面為矩形，其螺距為爆震管內(nèi)徑的1-1.5倍,螺旋升角為30-45度,螺旋凹槽的深度和寬度為爆震管內(nèi)徑的1/3。

所述分流室為兩端封閉的圓筒狀腔體，兩封閉端中心部位有氧化劑入口和隔離氣體入口,圓筒壁上設(shè)有三個(gè)連接孔呈120度分布。

氧化劑進(jìn)氣管直徑、隔離氣體進(jìn)氣管的直徑小于爆震管的直徑。

錐螺旋式爆震管軸向長(zhǎng)度和發(fā)動(dòng)機(jī)外殼體圓柱段長(zhǎng)度相同。

分流室、錐螺旋式爆震管、拉瓦爾噴管、引射導(dǎo)流裝置安裝在同一軸線上。

有益效果

本發(fā)明一種高頻錐螺旋管式脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)，采用多根細(xì)管復(fù)合疊加形成錐螺旋式爆震管，爆震管之間緊密貼合呈錐環(huán)結(jié)構(gòu)，利用脈沖爆震波產(chǎn)生高溫、高壓燃?xì)獠⒏咚賴娚鋪?lái)產(chǎn)生周期性推力。錐螺旋式爆震管體積極小，可燃混合氣體填充時(shí)間很短，同時(shí),由于增強(qiáng)段中設(shè)置有凹形槽,顯著地縮短了DDT距離和時(shí)間,提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的工作頻率。錐螺旋式爆震管嵌套在錐環(huán)形通道中,位于氧化劑存儲(chǔ)腔和隔離氣體存儲(chǔ)腔之間，工作過(guò)程中錐螺旋式爆震管中燃?xì)獾母邷乜蓪?duì)兩側(cè)腔體中的氣體進(jìn)行預(yù)熱，同時(shí)腔體中氣體對(duì)錐螺旋式爆震管進(jìn)行冷卻，避免燒壞爆震管，利用回?zé)嵩砜商岣咴摪l(fā)動(dòng)機(jī)熱循環(huán)效率。采用錐螺旋形爆震管，縮小了爆震發(fā)動(dòng)機(jī)的體積和軸向長(zhǎng)度，提高了該熱動(dòng)力裝置的能量密度。高頻錐螺旋管式脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)增壓部件和任何旋轉(zhuǎn)部件，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕，加工方便、成本低的特點(diǎn)。

附圖說(shuō)明