脉冲爆震发动机制造技术

本发明专利技术提供了一种脉冲爆震发动机，其包括：燃料供给装置，提供燃料并输出燃料蒸气；引爆装置；以及爆震燃烧装置。引爆装置包括：至少一个起爆管，各起爆管的一端连通燃料供给装置；点火器，设置在对应一个起爆管连通燃料供给装置的一端处，用于将燃料供给装置输出的且进入起爆管内的燃料蒸气点燃；以及第一进气道，设置于对应一个起爆管的前端，向该对应一个起爆管输入空气。爆震燃烧装置包括：至少一个主爆管，各主爆管的前部连通燃料供给装置而中部连通对应一个起爆管的另一端；第二进气道，设置于对应一个主爆管的前端，向该对应一个主爆管输入空气；以及喷管，设置于对应一个主爆管的后端。本发明专利技术的脉冲爆震发动机能形成稳定传播的爆震波。

【技术实现步骤摘要】
脉冲爆震发动机
本专利技术涉及发动机
，尤其涉及一种脉冲爆震发动机。
技术介绍
脉冲爆震发动机是利用爆震波产生推力的一种动力装置。爆震波实际是一个激波后面紧跟一个燃烧波，以2000m/s?3000m/s的速度传播。脉冲爆震发动机结构简单，热效率高。相对其它等压燃烧发动机以等容燃烧工作的脉冲爆震发动机效率可达47%。脉冲爆震发动机比燃料消耗率低，比冲大，因此在无人机、导弹等方面具有很好的应用前景。 国内外对脉冲爆震发动机进行了大量研究，比如美国海军研究生院提出了同轴脉冲爆震发动机，美国NASA、AMES等研究中心也提出了单管电磁阀控制脉冲爆震发动机，国内的西北工业大学、南京航空航天大学等单位也进行了脉冲爆震发动机的基础研究工作，例如于2008年3月19日公布的中国专利申请公布号为CN101144442A的专利文献公开了一种多管脉冲爆震燃烧室及其起爆方法、于2007年8月8日公布的中国专利申请公布号为CN101012786A的专利文献公开了一种高频脉冲爆震发动机及其控制方法。脉冲爆震发动机的核心问题是在主爆管(爆震室)内产生稳定的脉冲爆震波。 经典循环过程的脉冲爆震发动机主要包括气动阀、爆震室、尾喷管、供给以及控制系统。在工作时，发动机的一端喷注燃料和氧化剂，混合物被引爆，产生爆震波，高温高压气体从尾喷管排出。通常来说引爆方式有两种，为直接引爆和间接引爆。直接引爆需要高能点火系统，如对碳氢燃料点火能量在10kJ量级。一般的电子点火器点火能量只有10mJ的量级不能满足点火要求。目前高能点火系统主要有瞬态等离子点火或高能电容点火系统。由于每一个工作循环都需要高能点火系统，功率要求非常高。这种点火系统比较庞大，很难小型化、轻型化。间接引爆方式通常需要一个起爆管。起爆管实际上是一个小的爆震管，但是由于管径小，对点火系统的要求较低，通常的电子点火器能够满足点火引爆要求。起爆管一般具有一定长度，主要是为了完成爆燃向爆震转换(DDT)过程。用小的点火能量引爆产生爆燃波，爆燃波传播转换成爆震波去引爆爆震室混合物是起爆管的主要特点。如果点火能量较低，爆燃向爆震转换时间和距离都会变长，为了加快爆燃向爆震的转换可在起爆管内开设螺纹或者增加扰流器。 脉冲爆震发动机分为吸气式和火箭式，一般都为双组元推进系统。常见的液体燃料/空气脉冲爆震发动机，利用雾化喷嘴直接把燃油喷射到爆震室中，再进行引爆。燃料雾化过程对爆震波的产生影响很大，有时候即使用很大能量的点火系统发动机也会经常点火失败。例如，雾化油滴直径不超过10微米时才能快速产生爆震波，如果超过40?70微米，很难产生爆震波。有时候即使雾化效果很好，由于点火能量不高，为了完成DDT过程形成爆震燃烧，爆震室的尺寸很大。 总之，目前常见的液体燃料脉冲爆震发动机大多情况下燃油雾化、直接点火引爆、完成DDT过程形成爆震燃烧在同一个爆震室内进行，爆震室尺寸很大，结构复杂。雾化效果、点火引爆能量、DDT距离和时间等对爆震波的产生影响很大，它们和爆震燃烧等问题相互关联，耦合在一起，一旦出现问题很难弄清楚原因，大大限制了脉冲爆震发动机的进一步发展和应用。
技术实现思路
鉴于
技术介绍
中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种脉冲爆震发动机，其能形成稳定传播的爆震波。 本专利技术的另一目的在于提供一种脉冲爆震发动机，其爆震室爆震波的形成不依赖高能点火装置、无需复杂的雾化装置。 本专利技术的另一目的在于提供一种脉冲爆震发动机，其在脉冲爆震发动机发生问题时便于查找原因。 为了实现上述目的，本专利技术提供了一种脉冲爆震发动机，其包括:燃料供给装置，提供燃料并输出燃料蒸气；引爆装置；以及爆震燃烧装置。引爆装置包括:至少一个起爆管，各起爆管的一端连通燃料供给装置；点火器，设置在对应一个起爆管连通燃料供给装置的一端处，用于将燃料供给装置输出的且进入起爆管内的燃料蒸气点燃；以及第一进气道，设置于对应一个起爆管的前端，向该对应一个起爆管输入空气。爆震燃烧装置包括:至少一个主爆管，各主爆管的前部连通燃料供给装置而中部连通对应一个起爆管的另一端；第二进气道，设置于对应一个主爆管的前端，向该对应一个主爆管输入空气；以及喷管，设置于对应一个主爆管的后端。 本专利技术的有益效果如下: 本专利技术将多个物理过程相互分离，即在燃料供给装置内获得燃料蒸气，在起爆管内完成DDT过程获得高能的用于点着主爆管内可燃混气的爆震波，起爆管中完成DDT过程，主爆管完成爆震燃烧过程，由于主爆管专门用于稳定爆震波的产生，因此主爆管的结构简单、尺寸小，第二进气道后端和爆震室前端不需要复杂的雾化喷嘴或其他雾化装置。此外，在脉冲爆震发动机发生问题时便于查找原因。 本专利技术的脉冲爆震发动机不依赖高能点火系统、不需要复杂的燃料雾化以及相关装置，并且把现有的爆震室内的DDT过程和爆震燃烧分开进行，能够使爆震波充分发展和稳定燃烧、工作频率很高并且可调；解决了现有脉冲爆震发动机的燃料雾化喷射、点火、DDT、爆震燃烧等多个过程同时在一个爆震燃烧室内进行使得发动机很难形成稳定传播的爆震波，并且爆震室爆震波的形成严重依赖高能点火装置、雾化效果等问题。 【附图说明】 图1为根据本专利技术的脉冲爆震发动机的一实施例的结构示意图； 图2为根据本专利技术的脉冲爆震发动机的工作原理图； 图3为根据本专利技术的脉冲爆震发动机的燃料供给装置的结构示意图； 图4为根据本专利技术的脉冲爆震发动机的爆震燃烧装置的结构示意图； 图5为根据本专利技术的脉冲爆震发动机的引爆装置的结构示意图； 图6为根据本专利技术的脉冲爆震发动机的一实施例的结构示意图； 图7为根据本专利技术的脉冲爆震发动机的一实施例的结构示意图。 其中，附图标记说明如下: I燃料供给装置3爆震燃烧装置 11压气机31主爆管 12盘旋预热管32第二进气道 2引爆装置33喷管 21起爆管4控制器 22点火器S燃料喷射器 23第一进气道 【具体实施方式】 下面参照附图来详细说明根据本专利技术的脉冲爆震发动机。 参照图1至图7，根据本专利技术的脉冲爆震发动机包括:燃料供给装置I，提供燃料并输出燃料蒸气；引爆装置2 ；以及爆震燃烧装置3。引爆装置2包括:至少一个起爆管21，各起爆管21的一端连通燃料供给装置I ;点火器22，设置在对应一个起爆管21连通燃料供给装置I的一端处，用于将燃料供给装置I输出的且进入起爆管21内的燃料蒸气点燃；以及第一进气道23，设置于对应一个起爆管21的前端，向该对应一个起爆管21输入空气。爆震燃烧装置3包括:至少一个主爆管31，各主爆管31的前部连通燃料供给装置I而中部连通对应一个起爆管21的另一端；第二进气道32，设置于对应一个主爆管31的前端，向该对应一个主爆管31输入空气；以及喷管33，设置于对应一个主爆管31的后端。 在根据本专利技术的脉冲爆震发动机中，参照图2，燃料供给装置I提供燃料并输出燃料蒸气，燃料蒸气经分流，一部分燃料蒸气进入引爆装置2的起爆管21且与第一进气道23输入的空气混合形成可燃混气，点火器22将起爆管21内的该可燃混气点火引爆，完成爆燃向爆震转换(DDT)过程，产生高速爆震波(图2中的(A)，为了方便理解，以E示出高速爆震波)。另一部分燃本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种脉冲爆震发动机，其特征在于，包括：燃料供给装置(1)，提供燃料并输出燃料蒸气；引爆装置(2)，包括：至少一个起爆管(21)，各起爆管(21)的一端连通燃料供给装置(1)；点火器(22)，设置在对应一个起爆管(21)连通燃料供给装置(1)的一端处，用于将燃料供给装置(1)输出的且进入起爆管(21)内的燃料蒸气点燃；以及第一进气道(23)，设置于对应一个起爆管(21)的前端，向该对应一个起爆管(21)输入空气；以及爆震燃烧装置(3)，包括：至少一个主爆管(31)，各主爆管(31)的前部连通燃料供给装置(1)而中部连通对应一个起爆管(21)的另一端；第二进气道(32)，设置于对应一个主爆管(31)的前端，向该对应一个主爆管(31)输入空气；以及喷管(33)，设置于对应一个主爆管(31)的后端。

【技术特征摘要】
1.一种脉冲爆震发动机，其特征在于，包括: 燃料供给装置(1)，提供燃料并输出燃料蒸气； 引爆装置(2)，包括: 至少一个起爆管(21)，各起爆管(21)的一端连通燃料供给装置(1)； 点火器(22)，设置在对应一个起爆管(21)连通燃料供给装置(1)的一端处，用于将燃料供给装置(1)输出的且进入起爆管(21)内的燃料蒸气点燃；以及 第一进气道(23)，设置于对应一个起爆管(21)的前端，向该对应一个起爆管(21)输入空气；以及 爆震燃烧装置(3)，包括: 至少一个主爆管(31)，各主爆管(31)的前部连通燃料供给装置(1)而中部连通对应一个起爆管(21)的另一端； 第二进气道(32)，设置于对应一个主爆管(31)的前端，向该对应一个主爆管(31)输入空气；以及 喷管(33)，设置于对应一个主爆管(31)的后端。2.根据权利要求1所述的脉冲爆震发动机，其特征在于，燃料供给装置(1)为雾化器或蒸发器。3.根据权利要求2所述的脉冲爆震发动机，其特征在于，燃料供给装置(1)具有: 压气机(11)，分别设置在燃料供给装置(1)连通起爆管(21)的一端处及和燃料供给装置(1)连通主爆管(31)的前部的一端处。4.根据权利要求1所述的脉冲爆震发动机，其特征在于，燃料供给装置(1)还具有: 流量控制器，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王兵，张会强，谢峤峰，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11