[發(fā)明專利]一種減小吸氣式脈沖爆震發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道反壓的結(jié)構(gòu)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310028096.8
• 申請日: 2013-01-25
• 公開（公告）號: CN103089444A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭龍席;盧杰;王治武;陳星谷;彭暢新
• 申請（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: F02C7/04
• 分類號: F02C7/04
• 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)明涉及發(fā)動機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種減小吸氣式脈沖爆震發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道反壓的結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

脈沖爆震發(fā)動機(jī)是周期性工作的動力裝置。按照是否自帶氧化劑可以將脈沖爆震發(fā)動機(jī)分為吸氣式脈沖爆震發(fā)動機(jī)和火箭式脈沖爆震發(fā)動機(jī)。吸氣式脈沖爆震發(fā)動機(jī)由于需要周期性的吸入空氣作為氧化劑，其進(jìn)氣道不能完全封閉。

吸氣式脈沖爆震發(fā)動機(jī)點(diǎn)火后在形成穩(wěn)定的爆震波之前，爆震室內(nèi)會形成若干個局部的高溫高壓區(qū)（即熱點(diǎn)），然后才形成穩(wěn)定的爆震波向發(fā)動機(jī)出口傳播。但局部的高壓區(qū)也會形成一道激波向進(jìn)氣道傳播（稱為回傳爆震波），回傳爆震波后的燃?xì)庖矔魅脒M(jìn)氣道，造成發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道的堵塞和不啟動，嚴(yán)重影響發(fā)動機(jī)的工作。為此，必須在進(jìn)氣道和爆震室入口設(shè)計(jì)隔離結(jié)構(gòu)，防止爆震室的反傳燃?xì)膺M(jìn)入進(jìn)氣道影響進(jìn)氣道的正常工作。按照隔離結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)方式可以將它們分為機(jī)械閥和氣動閥兩種。機(jī)械閥安裝在進(jìn)氣道和爆震室之間，在發(fā)動機(jī)的起爆，傳播和排氣階段閥門關(guān)閉，發(fā)動機(jī)填充過程中閥門才打開。在閥門的關(guān)閉階段，從進(jìn)氣道進(jìn)入的高總壓來流在閥體上滯止后會產(chǎn)生很大的負(fù)推力，這對機(jī)械閥的設(shè)計(jì)帶來了挑戰(zhàn)，而且機(jī)械閥如旋轉(zhuǎn)閥等會附加閥體的控制系統(tǒng)，增加系統(tǒng)的復(fù)雜性。氣動閥的結(jié)構(gòu)簡單，但脈沖爆震發(fā)動機(jī)周期性工作的原理要求氣動閥的設(shè)計(jì)要滿足正向流動阻力小，逆向流動阻力大的特點(diǎn)。現(xiàn)有的氣動閥如Srnirnov錐形氣動閥正向進(jìn)氣阻力極大，而旋流器式氣動閥結(jié)構(gòu)復(fù)雜，葉片受到周期性脈沖壓力的作用后容易變形。總之，利用氣動閥來降低進(jìn)氣道反壓還需要大量的研究工作。

目前大部分氣動閥的研究工作集中在如何在進(jìn)氣道出口設(shè)計(jì)閥體。在發(fā)動機(jī)的混合室，點(diǎn)火室等部位設(shè)計(jì)氣動閥的相關(guān)研究很少。而事實(shí)是回傳爆震波的位置距離發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道很遠(yuǎn)，在不影響爆震波形成的條件下，可以在發(fā)動機(jī)混合室和點(diǎn)火室合理設(shè)計(jì)氣動閥，減小反流的總壓。

發(fā)明內(nèi)容

要解決的技術(shù)問題

為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提出了一種減小吸氣式脈沖爆震發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道反壓的結(jié)構(gòu)，能夠利用反流產(chǎn)生推力增益，并改變反流的流動方向，減小反流的總壓。

技術(shù)方案

本發(fā)明的技術(shù)方案為：

所述一種減小吸氣式脈沖爆震發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道反壓的結(jié)構(gòu)，其特征在于：由前錐和后錐組成；所述前錐為薄壁圓錐結(jié)構(gòu)，在前錐頭部內(nèi)表面有帶有外螺紋的軸向圓柱，圓柱軸線與前錐軸線重合；所述后錐為薄壁圓錐結(jié)構(gòu)，在后錐頭部內(nèi)表面有軸向的凸臺，在后錐頭部外表面開有軸向的內(nèi)螺紋盲孔，盲孔軸線與后錐軸線重合；在后錐壁面上開有若干引流孔；前錐的外螺紋軸向圓柱與后錐的內(nèi)螺紋盲孔配合固定，在前錐的內(nèi)表面與后錐的外表面之間形成錐形環(huán)腔；在后錐端面固定有支桿，用于與外部吸氣式脈沖爆震發(fā)動機(jī)固定。

所述一種減小吸氣式脈沖爆震發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道反壓的結(jié)構(gòu)，其特征在于：前錐和后錐的錐角相同。

所述一種減小吸氣式脈沖爆震發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道反壓的結(jié)構(gòu)，其特征在于：后錐頭部內(nèi)表面的凸臺面為外凸的拋物面。

所述一種減小吸氣式脈沖爆震發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道反壓的結(jié)構(gòu)，其特征在于：前錐和后錐采用相同的拋物型錐面。

所述一種減小吸氣式脈沖爆震發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道反壓的結(jié)構(gòu)，其特征在于：前錐的底圓半徑大于后錐的底圓半徑；前錐的最大橫截面積與該結(jié)構(gòu)所處的發(fā)動機(jī)內(nèi)部流道的橫截面積的比值小于0.6。

所述一種減小吸氣式脈沖爆震發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道反壓的結(jié)構(gòu)，其特征在于：后錐壁面上的引流孔軸線垂直于后錐壁面。

有益效果

本發(fā)明安裝在吸氣式脈沖爆震發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道出口，混合室，點(diǎn)火室等流動速度不大，火焰?zhèn)鞑ニ俣炔淮蟮奈恢茫诓挥绊懓l(fā)動機(jī)的穩(wěn)定工作的前提下，本發(fā)明的安裝數(shù)目可以不受限制。吸氣式脈沖爆震發(fā)動機(jī)點(diǎn)火后，燃燒火焰形成的壓縮波會在后錐的曲面凸臺上反射壓縮波，能夠加速緩燃向爆震的轉(zhuǎn)變。爆震波形成后，回傳爆震波傳播到后錐，經(jīng)過后錐的反射產(chǎn)生一道強(qiáng)激波向出口傳播，從而降低反流的總壓。進(jìn)入后錐的反流經(jīng)過引流孔后進(jìn)入前錐和后錐形成的錐形環(huán)腔中，并順著環(huán)腔流出，從而改變了部分反流的流動方向。從環(huán)腔流出的反流形成環(huán)形射流，與繞過后錐的反流相互作用，減小了向前傳播的反流流量和總壓。另外，后錐和前錐在起爆后可以起到推力壁的作用，增強(qiáng)發(fā)動機(jī)的推力。

附圖說明

圖1：本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2：前錐的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3：后錐的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4：優(yōu)選方案結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5：安裝有本發(fā)明的吸氣式脈沖爆震發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。