一种侧排气的脉冲爆震发动机制造技术

本发明专利技术公开了一种侧排气的脉冲爆震发动机，至少由头锥、爆震管、侧进气阀、侧排气阀、主燃料喷嘴、起爆燃料喷嘴及点火器组成；爆震管两端封闭,被一块筛板分成在前的主爆室与在后的起爆室；起爆室包含一个鼠笼构件；侧进气阀与侧排气阀沿轴向交替排布于爆震管的管壁上；主燃料喷嘴与起爆燃料喷嘴沿轴向分布于爆震管的管内壁上；发动机工作时，多个主燃料喷嘴向主爆室中喷入雾化燃料，同时起爆燃料喷嘴向起爆室中喷入气化起爆燃料；点火器引爆起爆室中的爆炸气体混合物进而引爆主爆室中的云雾状混合物，产生的激波在推力壁上产生主推力；爆炸气体产物从多个侧排气阀向后喷出，产生进一步的推力；爆震管外可加装外涵道，以减少高速飞行时的阻力。

A side discharge pulse detonation engine

The invention discloses a pulse detonation engine exhaust side, at least by the nose, the detonation tube and side air inlet valve and the exhaust valve side, the main fuel nozzle and the fuel nozzle and detonation igniter; detonation tube closed ends, a plate is divided into burst and after in the room before the main blast chamber; explosion chamber contains a cage component; side inlet valve and the exhaust valve side along the axial direction are alternately arranged in detonation tube; the main fuel nozzle and the fuel nozzle blasting along the inner wall of the pipe in the axial distribution of the detonation tube; when the engine works, a plurality of main fuel nozzle to atomize the fuel injected into the main blast chamber at the same time, the fuel nozzle to the detonation chamber blasting spray into the gasification ignition fuel; ignition detonated detonated explosive gas mixture in the chamber and then detonated the main explosive mixture in the cloud chamber, the shock waves generated in the main thrust thrust wall burst; The explosive gas product is ejected from a plurality of side exhaust valves to produce further thrust; an outer rail is provided outside the knock pipe to reduce the resistance at high speed.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及航空发动机
，具体涉及一种侧排气的脉冲爆震发动机。
技术介绍
脉冲爆震发动机(PulseDetonationEngine简称PDE)是以爆震波为主推力的一种新概念发动机，发动机工作时,燃料在发动机的爆震室里以剧烈的爆震方式燃烧，极短时间内产生很高的温度和压力（压力可高达100个大气压，温度可达2000℃）,同时产生的爆震波(属冲击波)以超音速传播（数千米/秒）作用于发动机的推力壁上产生推力,高温高压的燃烧产物高速喷出发动机时产生额外的推力;因爆震燃烧为间歇性脉冲式燃烧,所以该发动机是一种非定常推进系统。相对于传统推进系统，PDE具有一系列独特的优点,由于爆震波能在极短时间内将爆炸混合物的压力和温度升高到非常高的程度，因此省去了传统发动机用来增压的部件(如压气机)，使发动机的结构变得非常简单，零部件数量大大减少,因此脉冲爆震发动机尺寸小，重量轻，另外PDE的燃烧过程近似为等容燃烧，热效率最高可达49%,远高于传统发动机的热效率(27%)。PDE的这些特点使其在航空、航天领域有着广泛的应用前景，据估计，PDE的推重比可达20，马赫数范围0~10（吸气式为0~5），飞行高度范围0~50km，推力范围0.5kg~50000kg。PDE没有容易损坏的旋转部件，因此结构更简单、维护更容易。它可作为导弹、靶机、诱饵机、无人驾驶飞机、无人战斗机的动力，也可用于载人飞机的动力装置，实现高速洲际航行；将来还可能用于太空飞行器推进，作为登月飞行器、星际旅游飞行器或入轨飞行器的动力，将给空间运输带来一次革命；近年来其在民用领域的应用，也引起了重视，如用于高效率发电等。可以预见，爆震发动机一旦技术成熟，必将对航空航天及能源领域产生革命性的影响。按照PDE爆震管的数目，PDE可分为单管/多管PDE，按照燃料形式可分为气相/液相燃料PDE，按照氧化剂的来源可分为自吸气式/火箭式PDE；按照进气方式可分为无阀式（气动式）与有阀式（如旋转阀）PDE。根据应用方式，PDE可分为纯PDE(purePDE)、组合循环PDE(combinedPDE)，混合PDE(hybridPDE)三大类。纯PDE主要由爆震管、进气道、尾喷管组成；混合PDE是由PDE与涡喷或涡扇发动机相结合，如在外涵道或加力段使用PDE；组合PDE是由PDE与传统发动机如冲压发动机、超燃冲压发动机、火箭发动机等动力装置组合而成，在不同的速度范围内，运行不同的工作循环；其共同点在于，燃料与空气混合物均以爆震的方式燃烧，这种剧烈的反应过程产生高温高压气体，循环频率达到一定程度后（约100赫兹），便可提供近似连续的推力。燃料与空气的混合物快速而可靠的起爆，是PDE正常工作的重要前提，起爆方式有两种，一种是直接起爆，一种是间接起爆，即由爆燃发展到爆震（DDT）；前一种方式需要极高的点火能量，对点火设备的要求很高，不具备实用性，故一般采用后一种方式；所以,燃料空气混合物的起爆问题就集中在如何快速实现爆燃向爆震的转化上。空气来流与燃料的良好掺混是DDT前必须完成的动作，目前PDE的进气道均设在发动机的最前端，空气从前端流入爆震室，与喷入的燃料充分掺混后形成燃料空气混合物，然后经过DDT在主爆室起爆，为防止爆震波或燃烧产物进入进气道导致进气异常，PDE通常需要在进气道与爆震室之间设置一个隔离区；按照隔离方式，将PDE分为机械阀式PDE和气动阀式PDE；机械阀在起爆、爆震传播及排气过程中，阀门关闭，进气时阀门打开；机械阀的问题在于阀门关闭时会给进气道造成很大的迎风面，空气来流的滞止会产生很大的阻力损失；目前比较成熟的机械阀为旋转阀，需要专门的电力驱动，而且旋转阀的密封很困难，磨损严重，另外旋转阀只局限于多管PDE场合；气动阀则利用空气动力学原理，实现正向流阻小，反向流阻大的功能，形成近似于封闭的效果，有利于形成爆震波，但现有的气动阀型式尚无法达到完全封闭的效果，仍有少量的燃烧产物从进气道反向流出进气道形成负推力，同时，气动阀的存在不可避免地影响到推力壁的设计，使其不能处于最佳的工作状态。此外，为了缩短DDT距离，目前PDE均采用一些强化起爆的措施，如采用Shchelkin螺旋、金属环、孔板、中心体等；这些措施虽然有利于燃料掺混及缩短DDT距离，但同时也影响了正向爆震波的传播，造成很大的推力损失，这是不容忽视的问题。另外，爆震后爆炸气体产物的喷出，对脉冲爆震发动机的工况也有重要影响；排气时间过短，导致爆震管内残留爆炸气体产物过多，影响新鲜空气的充填效果，严重时会使管内氧含量不足而致无法引爆燃气混合物；排气时间过长，则降低发动机的爆震频率从而降低推力；传统脉冲爆震发动机的爆震管均较长，内径较小，高温高压的爆炸气体产物在狭长的爆震管内向尾喷口运动，容易产生气流壅塞，严重影响发动机的正常工作。针对目前PDE存在的各种缺陷，本专利技术提供了一种侧排气的脉冲爆震发动机，其主要特点在于，沿轴向每隔一段距离在爆震管的管壁上排布多个侧排气阀，爆震过程中侧排气阀处于关闭状态，爆震结束后侧排气阀瞬间被打开，爆炸气体产物沿专门设计的侧排气口斜向后喷出，产生辅助推力；由于侧排气口数目多，排气速度比传统尾喷口排气方式高出许多倍，从而大大缩短了排气时间，对提高发动机的爆震频率进而提高发动机的推力非常有益。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于克服传统脉冲爆震发动机尾喷管排气方式存在的气流雍塞，排气时间长、爆震频率低的缺陷，提供一种可多点同时排气的侧排气脉冲爆震发动机，能显著缩短排气时间，大幅度提高爆震频率，从而大幅提高发动机推力。一种侧排气的脉冲爆震发动机，至少由头锥1、爆震管2、侧进气阀3、侧排气阀4、主燃料喷嘴5、起爆燃料喷嘴6及点火器7组成；爆震管2为两端封闭的圆管，前端盖为平板端盖，起推力壁作用，后端盖为半球形端盖；爆震管2被一块筛板202分成主爆室201与起爆室203；主爆室201在前，起爆室203在后；起爆室203包含一个管壁开孔的敞口圆管2031,圆管2031内填充一个鼠笼构件2032；侧进气阀3与侧排气阀4沿轴向交替排布于爆震管2的管壁上；主燃料喷嘴5沿轴向装在主爆室201管壁上；起爆燃料喷嘴6装于起爆室203内圆管2031的管壁上；发动机工作时，多个主燃料喷嘴5向主爆室201中喷入雾化燃料，同时起爆燃料喷嘴6向起爆室203内喷入气化燃料，起爆室203内的点火器7点火，引爆其中的燃气混合物，爆炸产生的高温高压气体沿筛板202上的孔汇集后进入主爆室201，进而引爆主爆室201中的云雾状混合物；产生的激波向前传播时首先作用于侧进气阀3及侧排气阀4的阀片上，将侧进气阀3及侧排气阀4关闭，最终在前封闭端产生脉冲推力；当激波在前封闭端面上产生反射沿爆震管2向后折反时，在反射激波及膨胀气流冲击下，侧排气阀4被打开，爆炸产物气体斜向后喷出，产生辅助推力；主爆室201及起爆室203内的爆炸气体产物被排出的同时，爆震管2内压力随之降低，当管内压力降低到一定程度,侧进气阀3被打开，管外新鲜空气进入主爆室201及起爆室203，主燃料喷嘴5与起爆燃料喷嘴6再次分别向主爆室201及起爆室203内喷入燃料，点火器7再次点火，脉冲爆震发动机进入下一轮爆震循环。所述的主爆室201的管内壁沿轴向刻有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种侧排气的脉冲爆震发动机，至少由头锥、爆震管、侧进气阀、侧排气阀、主燃料喷嘴、起爆燃料喷嘴及点火器组成；其特征在于：爆震管为两端封闭的圆管，前端盖为平板端盖，起推力壁作用，后端盖为半球形端盖；爆震管被一块筛板分成主爆室与起爆室，主爆室在前，起爆室在后；起爆室包含一个管壁开孔的敞口圆管,圆管内填充一个鼠笼构件；侧进气阀与侧排气阀沿轴向交替排布于爆震管的管壁上；主燃料喷嘴沿轴向装在主爆室管壁上；起爆燃料喷嘴装于起爆室内圆管的管壁上；发动机工作时，多个主燃料喷嘴向主爆室中喷入雾化燃料，同时起爆燃料喷嘴向起爆室内喷入气化燃料，起爆室内的点火器点火，引爆其中的燃气混合物，爆炸产生的高温高压气体沿筛板上的孔汇集后进入主爆室，进而引爆主爆室中的云雾状混合物；产生的激波向前传播时首先作用于侧进气阀及侧排气阀的阀片上，将侧进气阀及侧排气阀关闭，最终在前封闭端产生脉冲推力；当激波在前封闭端面上产生反射沿爆震管向后折返时，在反射激波及膨胀气流冲击下，侧排气阀被打开，爆炸产物气体斜向后喷出，产生辅助推力；主爆室及起爆室内的爆炸气体产物被排出的同时，爆震管内压力随之降低，当管内压力降低到一定程度,侧进气阀被打开，管外新鲜空气进入主爆室及起爆室，主燃料喷嘴与起爆燃料喷嘴再次分别向主爆室及起爆室内喷入燃料，点火器再次点火，脉冲爆震发动机进入下一轮爆震循环。...

【技术特征摘要】
1.一种侧排气的脉冲爆震发动机，至少由头锥、爆震管、侧进气阀、侧排气阀、主燃料喷嘴、起爆燃料喷嘴及点火器组成；其特征在于：爆震管为两端封闭的圆管，前端盖为平板端盖，起推力壁作用，后端盖为半球形端盖；爆震管被一块筛板分成主爆室与起爆室，主爆室在前，起爆室在后；起爆室包含一个管壁开孔的敞口圆管,圆管内填充一个鼠笼构件；侧进气阀与侧排气阀沿轴向交替排布于爆震管的管壁上；主燃料喷嘴沿轴向装在主爆室管壁上；起爆燃料喷嘴装于起爆室内圆管的管壁上；发动机工作时，多个主燃料喷嘴向主爆室中喷入雾化燃料，同时起爆燃料喷嘴向起爆室内喷入气化燃料，起爆室内的点火器点火，引爆其中的燃气混合物，爆炸产生的高温高压气体沿筛板上的孔汇集后进入主爆室，进而引爆主爆室中的云雾状混合物；产生的激波向前传播时首先作用于侧进气阀及侧排气阀的阀片上，将侧进气阀及侧排气阀关闭，最终在前封闭端产生脉冲推力；当激波在前封闭端面上产生反射沿爆震管向后折返时，在反射激波及膨胀气流冲击下，侧排气阀被打开，爆炸产物气体斜向后喷出，产生辅助推力；主爆室及起爆室内的爆炸气体产物被排出的同时，爆震管内压力随之降低，当管内压力降低到一定程度,侧进气阀被打开，管外新鲜空气进入主爆室及起爆室，主燃料喷嘴与起爆燃料喷嘴再次分别向主爆室及起爆室内喷入燃料，点火器再次点火，脉冲爆震发动机进入下一轮爆震循环。2.根据权利要求1所述的一种侧排气的脉冲爆震发动机，其特征在于：所述的主爆室的管内壁沿轴向刻有...

【专利技术属性】
技术研发人员：李春洲，
申请(专利权)人：上海洲跃生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31