一种嵌入扰流装置的旋转爆震发动机制造方法及图纸

本发明专利技术提出了一种嵌入扰流装置的旋转爆震发动机，主要由燃烧室盖板1、进气环腔2、燃烧室内环3和燃烧室外环4组成，在进气环腔内嵌入了扰流装置，由扰流块9、弹簧10、传动结构11和自锁开关12组成。在发动机起始阶段或不稳定工作时，扰流块增大了燃烧室的湍流度，加快了火焰传播速度，快速实现缓燃向爆震转变的过程。随着燃烧室的压力不断增大，扰流块被压入椭圆孔内。当发动机稳定工作时，扰流装置不会影响稳定传播的爆震波，同时也不会造成发动机的性能损失。本发明专利技术省去了传统的预爆管装置，能有效减小发动机的体积。同时扰流装置可以实现多次启动，有效地解决了发动机出现不稳定工作状态，需要再启动的问题，保证了发动机的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种嵌入扰流装置的旋转爆震发动机
本专利技术涉及旋转爆震发动机
，具体为一种嵌入扰流装置的旋转爆震发动机。
技术介绍
现有的各类航空航天动力装置，基本都基于等压燃烧方式，其技术水平已经趋于成熟，很难取得进一步突破。与等压燃烧方式相比，爆震燃烧在理论上具有更高的热循环效率和更快的热量释放速率。基于爆震燃烧方式的发动机具有潜在的性能优势。旋转爆震发动机(RotatingDetonationEngine，简称RDE)作为新概念爆震发动机的一种，具有结构简单、工作频率高和单次起爆等优势，因此有着广阔的应用前景。旋转爆震发动机通常采用环腔型燃烧室结构。理论上，起始阶段建立爆震波工作模态后，便可以实现稳定工作。因此，避免了每个工作循环，都需要缓燃向爆震转变的过程(DeflagrationtoDetonationTransition，简称DDT)，发动机的工作频率能够达到数千赫兹。但在实际工作过程中，受到填充过程等因素的影响，尤其在接近极限工况时，爆震波会出现解耦，并转变为缓燃波。爆震波转变为缓燃波后，由于燃烧室内缺少Shchelkin螺旋等能够增加流场湍流度的结构，缓燃波需要较长时间才能转变为爆震波，甚至无法转变为爆震波模态。具体表现为发动机出现交替的爆震波和缓燃波模态工作，严重影响发动机的稳定性。另外，现有的旋转爆震发动机通常在燃烧室外环，连接一根预爆管。其主要作用是先在预爆管内形成稳定传播的爆震波，然后爆震波从预爆管出口沿切向射入到燃烧室内，爆震波在燃烧室内沿周向继续传播，从而在环腔内形成稳定的爆震波工作模态。虽然预爆管能够快速建立爆震波工作模态，但该装置会增加燃烧室的体积，并且在燃烧室外环设计冷却水套等其他结构时，该装置会增加设计的复杂度，不利于燃烧室的结构设计。
技术实现思路
要解决的技术问题为了避免现有技术存在的不足,克服传统的RDE需要预爆管起爆，不稳定工作时再启动等问题；本专利技术提出一种嵌入扰流装置的旋转爆震发动机。首先，本专利技术在能够实现快速起爆的条件下，省去了RDE的预爆管结构，可明显减小燃烧室的体积；其次，当发动机开始出现不稳定工作状态时，即以缓燃波模态工作时，扰流装置能够对流场产生有效地扰动，快速实现DDT过程，可有效避免发动机出现长时间不稳定工作。本专利技术的技术方案为：所述一种嵌入扰流装置的旋转爆震发动机，主体由燃烧室盖板、进气环腔、燃烧室内环、燃烧室外环和扰流装置组成。所述发动机盖板中心分布了燃料进气孔和氧化剂进气孔，分别供给燃料和氧化剂；所述进气环腔与发动机盖板通过周向均布的12个螺钉进行连接，其沿周向均布了两组供气孔，每组供气孔为60个，供气孔与轴向的夹角为45°，两组供气孔分别供给燃烧室所需的氧化剂和燃料；所述燃烧室外环与进气环腔通过周向均布的12个螺钉进行连接，燃烧室外环上预留了火花塞安装孔和两个压力传感器安装孔，两个压力传感器安装孔沿周向间隔为90°；燃烧室内环与进气环腔通过沿周向均布的4个螺钉进行连接，燃烧室外环和燃烧室内环组成了RDE的环腔型燃烧室。所述的扰流装置嵌入在进气环腔内，由扰流块、弹簧、传动结构、自锁开关和密封圈组成；扰流块安装在进气环腔的椭圆孔内，且与燃烧室的轴向平行；弹簧的一端安装在进气环腔内部的环缝中，另一端与扰流块进行连接；所述传动结构由两块垂直的矩形板组成，通过矩形槽结构进行连接，传动结构一端安装在沿径向分布的圆孔内，另一端嵌套在自锁开关的中心；自锁开关安装在进气环腔内的肋板结构中，其外环为圆柱体，内部为空心的正六边形；自锁开关能接受计算机的控制信号，收到控制信号后，自锁开关自动沿顺时针转动20°；另外，当自锁开关转动的角度超过15°后，自动恢复到初始状态；密封圈安装在进气环腔的椭圆孔内，起到密封和防回火的作用。有益效果本专利技术一种嵌入扰流装置的旋转爆震发动机，采用嵌入式的扰流装置，可以省去旋转爆震发动机的预爆管装置，能有效减小发动机的体积；扰流装置可以实现多次启动，有效地解决了工作过程中爆震波解耦，发动机再启动的问题，保证了发动机工作的稳定性；在发动机稳定工作时，扰流装置不会对燃烧室内的流场产生任何影响，不会造成性能损失；燃烧室环腔内均布的供气孔与扰流块采用间隔分布，能有效减小扰流块对燃料和氧化剂的供给与掺混过程的影响；发动机部件基本都采用机械装置，设计合理，能够保证工作的可靠性和稳定性。附图说明图1：燃烧室示意图；图2：燃烧室半剖视图；图3：供气环腔示意图；图4：扰流装置示意图；图5：传动结构示意图；图6：不同工作状态时扰流块的位置；其中，1-发动机盖板，2-进气环腔，3-燃烧室外环，4-燃烧室内环，5-氧化剂进气孔，6-燃料进气孔，7-氧化剂供气环腔，8-燃料供气腔，9-扰流块，10-弹簧，11-传动结构，12-自锁开关，13-密封圈，14-供气孔，15-火花塞安装孔，16-传感器安装孔，17-螺钉，18-火花塞，19-动态压力传感器，20-计算机，21-信号线。具体实施方式下面结合具体实施例，附图描述本专利技术：参阅图1和图2所示，本专利技术主体由燃烧室盖板1、进气环腔2、燃烧室内环3、燃烧室外环4组成。发动机盖板1中心分布了燃料进气孔6，外界气源供给的气态燃料，通过燃料进气孔6供给到进气环腔的空心腔体8内，发动机盖板1沿周向均布的6个氧化剂进气孔5，外界气源供给的气态氧化剂，通过氧化剂进气孔5供给到进气环腔的空心环腔7内。进气环腔2与发动机盖板1通过周向均布的螺钉17进行连接，进气环腔中心处的空心腔体和靠外环的空心环腔的壁面上，分别沿周向均布了两组供气孔14，每组供气孔为60个，供气孔与轴向的夹角为45°。外界气源供给到空心腔体的燃料，通过空心腔体一侧的供气孔供给到环腔型燃烧室内，外界气源供给到供气环腔的氧化剂，通过环腔一侧的供气孔供给到环腔型燃烧室内。燃烧室外环3与进气环腔2通过周向均布的12个螺钉进行连接，燃烧室外环3上预留了火花塞安装孔15和两个动态压力传感器安装孔16，两个传感器安装孔沿周向间隔90°。火花塞18安装在火花塞安装孔内，发动机开始工作时起到点火的作用。动态压力传感器19安装在传感器安装孔16内，监测燃烧室内燃烧波的压力和传播速度，采集的压力信号通过信号线21传输到发动机控制系统中的计算机20。燃烧室内环4与进气环腔2通过沿周向均布的4个螺钉进行连接，燃烧室外环3和燃烧室内环4组成了RDE的环腔型燃烧室。参阅图3、图4和图5所示，扰流装置嵌入进气环腔2内，由扰流块9、弹簧10、传动结构11、自锁开关12和密封圈13组成。扰流块9安装在进气环腔2的椭圆孔内，且与燃烧室的轴向平行。弹簧10的一端安装在进气环腔2内部的环缝中，另一端与扰流块9进行连接。传动结构11由两块垂直的矩形板组成，通过矩形槽结构进行连接，两块矩形板能在一定幅度内运动。其中，沿燃烧室径向的矩形板由于圆孔的限制，只能沿径向运动，另一块矩形板只能以自锁开关12为圆心进行旋转。自锁开关12安装在进气环腔内的肋板结构中，其外环为圆柱结构，内部为空心的正六边形，矩形板的一端凸出的正六边形结构，正好嵌套在自锁开关中，与自锁开关同步转动。自锁开关12能通过信号线21接受计算机20的控制信号，收到控制信号后，自锁开关12自动沿顺时针转动20°。另外，当自锁开关12转动的角度超过1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种嵌入扰流装置的旋转爆震发动机，其特征在于：包括发动机盖板、进气环腔、燃烧室内环、燃烧室外环和扰流装置；所述发动机盖板采用圆柱结构，位于旋转爆震发动机的头部，与进气环腔通过周向均布的螺钉进行连接；进气环腔位于发动机盖板和燃烧室外环之间，两侧均通过周向均布的螺栓进行连接，进气环腔在靠近发动机盖板一侧，中心处为空心圆柱形腔体，靠外环处为空心环腔结构；燃烧室外环采用空心圆环结构，燃烧室内环采用圆柱结构，燃烧室外环和燃烧室内环组成了环腔型燃烧室，与进气环腔通过沿周向均布的螺钉进行连接，位于发动机的尾部；扰流装置嵌入在进气环腔内部的空心环腔中，其由扰流块、弹簧、传动结构、自锁开关和密封圈组成；扰流块的一端安装在进气环腔的椭圆孔内，且与燃烧室的轴向平行，另一端与弹簧进行了连接；弹簧的另一端安装在进气环腔内部的环缝中，其与扰流块的方向相同，即与燃烧室的轴向平行，扰流块和弹簧都嵌入在进气环腔内部；传动结构由两块相互垂直的矩形板组成，通过矩形槽结构进行连接，传动结构一端安装在沿径向分布的圆孔内，另一端嵌套在自锁开关的中心；自锁开关的外环为圆柱形结构，内部为空心的正六边形，安装在进气环腔内的肋板结构中，自锁开关和传动结构都嵌入在进气环腔内部的环腔内；密封圈安装在椭圆孔中，起到密封和防回火的作用。...

【技术特征摘要】
1.一种嵌入扰流装置的旋转爆震发动机，其特征在于：包括发动机盖板、进气环腔、燃烧室内环、燃烧室外环和扰流装置；所述发动机盖板采用圆柱结构，位于旋转爆震发动机的头部，与进气环腔通过周向均布的螺钉进行连接；进气环腔位于发动机盖板和燃烧室外环之间，两侧均通过周向均布的螺栓进行连接，进气环腔在靠近发动机盖板一侧，中心处为空心圆柱形腔体，靠外环处为空心环腔结构；燃烧室外环采用空心圆环结构，燃烧室内环采用圆柱结构，燃烧室外环和燃烧室内环组成了环腔型燃烧室，与进气环腔通过沿周向均布的螺钉进行连接，位于发动机的尾部；扰流装置嵌入在进气环腔内部的空心环腔中，其由扰流块、弹簧、传动结构、自锁开关和密封圈组成；扰流块的一端安装在进气环腔的椭圆孔内，且与燃烧室的轴向平行，另一端与弹簧进行了连接；弹簧的另一端安装在进气环腔内部的环缝中，其与扰流块的方向相同，即与燃烧室的轴向平行，扰流块和弹簧都嵌入在进气环腔内部；传动结构由两块相互垂直的矩形板组成，通过矩形槽结构进行连接，传动结构一端安装在沿径向分布的圆孔内，另一端嵌套在自锁开关的中心；自锁开关的外环为圆柱形结构，内部为空心的正六边形，安装在进气环腔内的肋板结构中，自锁开关和传动结构都嵌入在进气环腔内部的环腔内；密封圈安装在椭圆孔中，起到密封和防回火的作用。2.根据权利要求1所述的一种嵌入扰流装置的旋转爆震发动机，其特征在于：发动机盖板中心分布了燃料进气孔，外界气源供给的气态燃料，通过燃料进气孔供给到进气环腔的空心腔体内；发动机盖板沿周向均布的6个氧化剂进气孔，外界气源供给的气态氧化剂，通过氧化剂进气孔供给到进气环腔的空心环腔内。3.根据权利要求1所述的一种嵌入扰流装置的旋转爆震发动机，其特征在于：进气环腔中心处的空心腔体和靠外环的空心环腔的壁面上，分别沿周向均布了两组供气孔，每组供气孔为60个，供气孔与轴向的夹角为45°，外界气源供给到供气环腔的燃料，通过空心腔体一侧的供气孔供给到环型燃烧室内，...

【专利技术属性】
技术研发人员：范玮，王致程，李清安，李伟，范明华，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61