连续旋转爆震发动机制造技术

本发明专利技术提供了一种连续旋转爆震发动机，其包括内壳体、外壳体、绝缘套筒、点火芯、绝缘连接件。外壳体包括前部和后部，前部与内壳体一起形成环形气流通道，后部与高压电源的低压端电连接。绝缘套筒与后部形成环形燃烧室。点火芯与高压电源的高压端电连接。当与高压电源接通时，环形燃烧室的内部产生大体积、高浓度的低温等离子体放电流注。进一步地，当高压电源的低压端与高压端之间的电压差足够大时，环形燃烧室内部的低温等离子体放电流注转变成大量的放电流注细丝并产生大量的活性物质，此时环形燃烧室内的可爆混合气被击穿并旋转爆震燃烧，而由于活性物质加快了化学反应速率，从而强化了点火效应，由此缩短了爆燃转变至爆震的时间。

Continuously rotating detonation engine

The invention provides a continuous rotating detonation engine, which comprises an inner shell, an outer shell, an insulating sleeve, an ignition core and an insulating connecting piece. The shell body comprises a front part and a rear part, the front part and the inner shell form an annular airflow channel together, and the rear part is electrically connected with the low-voltage end of the high-voltage power supply. The insulating sleeve forms an annular combustion chamber with the rear part. The ignition core is electrically connected with the high voltage end of the high voltage power supply. When it is connected with a high-voltage power supply, a large volume and high concentration of low-temperature plasma discharge current beam is generated in the annular combustor. Furthermore, when the voltage difference between the low-pressure end and the high-pressure end of the high-pressure power supply is large enough, the discharge current of the low-temperature plasma in the annular combustion chamber changes into a large number of discharge current filaments and produces a large number of active substances. At this time, the explosive mixture in the annular combustion chamber is broken down and rotated for detonation combustion, and the chemical reaction rate is accelerated by the active substances, thus strengthening The ignition effect is reduced and the time from deflagration to detonation is shortened.

【技术实现步骤摘要】
连续旋转爆震发动机
本专利技术涉及航天航空设备
，尤其涉及一种连续旋转爆震发动机。
技术介绍
近年来，伴随着对高超音速飞行器及单级入轨动力系统的研究的不断深入，新型连续旋转爆震发动机技术得到了快速的发展。研究表明，基于爆震燃烧的推进技术能够极大的减低燃油消耗，大幅度提高动力装置的比冲特性，对拓宽吸气式飞行器工作包线、提升现有武器装备经济性和作战性能具有重要的意义。连续旋转爆震发动机是一种利用爆震燃烧的动力技术，其特点及优势在于：(1)只需要一次成功起爆，爆震波即可沿燃烧室圆周方向连续传播；(2)燃烧速率快，放热强度大，燃烧室结构紧凑，可以缩短发动机长度；(3)具有增压特性，可以减少涡轮发动机压气机级数或降低冲压发动机进气道总压损失，有利于简化推进系统设计，提高发动机推重比；(4)可用吸气式模态或火箭式模态工作，工作范围可从亚声速到高马赫数的超声速变化。因此，连续旋转爆震发动机的研究逐渐引起了科技界的广泛关注。但是由于爆震燃烧是从爆燃逐渐转变至爆震的过程，而爆燃与爆震之间的转变需要一定的时间且不易控制，因此与传统的等压燃烧相比，爆震燃烧仍然存在触发难度高、可控性差的缺点，这也成为制约爆震燃烧用于动力推进装置的主要原因。
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连续旋转爆震发动机，其强化了环形燃烧室内的点火效应，提高了环形燃烧室内的旋转爆震波的快速形成和稳定传播，从而缩短了爆燃转变至爆震的时间。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种连续旋转爆震发动机，其用于与高压电源电连接。连续旋转爆震发动机包括内壳体、外壳体、绝缘套筒、点火芯以及绝缘连接件。内壳体设置有燃料供给通道。外壳体在轴向上包括前部和后部，外壳体的前部与内壳体一起形成有环形气流通道，外壳体的后部沿轴向突出于内壳体并用于与高压电源的低压端电连接。绝缘套筒在轴向位于内壳体下游并固定于内壳体，且绝缘套筒与外壳体的后部形成有环形燃烧室，环形燃烧室连通于燃料供给通道和环形气流通道。点火芯在轴向上位于内壳体下游并与内壳体间隔设置，且点火芯固定设置于绝缘套筒内侧并用于与高压电源的高压端电连接。绝缘连接件在轴向上设置于内壳体与点火芯之间，且绝缘连接件固定连接绝缘套筒和点火芯。绝缘套筒在轴向上的一端固定于内壳体、另一端与外壳体的后部和点火芯齐平。或者，绝缘套筒在轴向上的一端固定于内壳体、另一端沿轴向突出于外壳体的后部和点火芯。绝缘套筒形成为空心圆柱状结构。点火芯具有第一连接部和第二连接部，第一连接部固定连接于绝缘套筒和绝缘连接件，第二连接部在径向上位于第一连接部与绝缘连接件之间并用于与高压电源的高压端电连接。点火芯的截面形成为扇形状结构。点火芯的第二连接部形成为圆柱状结构。绝缘连接件具有第一延伸部和第二延伸部，第一延伸部连接于内壳体，第二延伸部在周向上突出于第一延伸部并连接于绝缘套筒和点火芯。第二延伸部设置有配合槽，配合槽收容部分点火芯并连接于点火芯的所述部分。环形气流通道具有进气段和连接段，进气段沿径向延伸，连接段沿轴向延伸并连通于进气段和环形燃烧室。环形气流通道的连接段包括增压部，且增压部为先渐缩后扩张式通道。本专利技术的有益效果如下：当外壳体的后部电连接于高压电源的低压端、点火芯电连接于高压电源的高压端时，绝缘套筒与外壳体的后部形成的环形燃烧室的内部可产生大体积、高浓度的低温等离子体放电流注。进一步地，当高压电源的低压端与高压端之间的电压差足够大时，环形燃烧室内部的低温等离子体放电流注转变成大量的放电流注细丝并产生大量的活性物质，此时环形燃烧室内的可爆混合气被所述低温等离子体放电流注细丝击穿并开始旋转爆震燃烧，而由于所述活性物质加快了旋转爆震燃烧时的化学反应速率，从而强化了环形燃烧室内部的点火效应，进而提高了环形燃烧室内的旋转爆震波的快速形成和稳定传播，由此缩短了爆燃转变至爆震的时间。并且，由于外壳体的后部与点火芯之间设置有绝缘套筒，从而使得放电现象集中在环形燃烧室的与点火芯对应的部分，从而避免了全场放电，由此进一步强化了环形燃烧室内部的点火效应。附图说明图1是本专利技术的连续旋转爆震发动机的结构示意图。图2是图1中的连续旋转爆震发动机沿A-A线切分后的剖视图。图3是图1中的绝缘连接件沿A-A线切分后的剖视图。其中，附图标记说明如下：1内壳体521配合槽2外壳体S环形气流通道2A前部S1进气段2B后部S2连接段3绝缘套筒S21增压部4点火芯S22第一过渡部41第一连接部S23第二过渡部42第二连接部T燃料供给通道5绝缘连接件F环形燃烧室51第一延伸部C轴向52第二延伸部D径向具体实施方式为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；术语“多个”是指两个以上(包括两个)；除非另有规定或说明，术语“连接”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，或电连接，或信号连接；“连接”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。下面通过具体的实施例并结合附图对本申请做进一步的详细描述。本申请的连续旋转爆震发动机用于与高压电源(未示出)电连接，高压电源包括高压端和低压端。当连续旋转爆震发动机与高压电源接通时，其利用高压电源的高压端与低压端之间的放电现象以进行点火。具体地，参照图1至图3，连续旋转爆震发动机可包括内壳体1、外壳体2、绝缘套筒3、点火芯4以及绝缘连接件5。内壳体1设置有燃料供给通道T，燃料供给通道T连通于燃料供给罐(未示出)并向环形燃烧室F供入燃料。具体地，内壳体1可形成为圆柱状结构。外壳体2在轴向C上包括前部2A和后部2B，外壳体2的前部2A与内壳体1一起形成有环形气流通道S，外壳体2的后部2B沿轴向C突出于内壳体1并用于与高压电源的低压端电连接，环形气流通道S连通于外部大气。其中，外壳体2套设于内壳体1并与内壳体1一起构成连续旋转爆震发动机的支撑结构。具体地，外壳体2可形成为空心圆柱状结构。需要说明的是，外壳体2的前部2A和后部2B可一体成型，且前部2A和后部2B的划分具体以绝缘套筒3与内壳体1的连接位置为界。绝缘套筒3在轴向C位于内壳体1下游并可通过螺栓连接方式固定于内壳体1，且绝缘套筒3与外壳体2的后部2B形成有环形燃烧室F，环形燃烧室F连通于燃料供给通道T和环形气流通道S以分别接收燃料和空气，且燃料和空气在环形燃烧室F中混合后形成可爆混合气。当然，绝缘套筒3和内壳体1也可通过设置相应的卡接结构来进行固定连接。具体地，绝缘套筒3可形成为空心圆柱状结构，且绝缘套筒3可由陶瓷材料制成。点火芯4在轴向C上位于内壳体1下游并与内壳体1间隔设置，且点火芯4固定设置于绝缘套筒3内侧并用于与高压电源的高压端电连接。绝缘连接件5在轴向C上设置于内壳体1与点火芯4之间，且绝缘连接件5固定连接绝缘套筒3和点火芯4且用于在内壳体1与点火芯4之间进行绝缘隔离。具体地，绝缘连接件5可由绝缘材本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种连续旋转爆震发动机，用于与高压电源电连接，其特征在于，连续旋转爆震发动机包括内壳体(1)、外壳体(2)、绝缘套筒(3)、点火芯(4)以及绝缘连接件(5)；内壳体(1)设置有燃料供给通道(T)；外壳体(2)在轴向(C)上包括前部(2A)和后部(2B)，外壳体(2)的前部(2A)与内壳体(1)一起形成有环形气流通道(S)，外壳体(2)的后部(2B)沿轴向(C)突出于内壳体(1)并用于与高压电源的低压端电连接；绝缘套筒(3)在轴向(C)位于内壳体(1)下游并固定于内壳体(1)，且绝缘套筒(3)与外壳体(2)的后部(2B)形成有环形燃烧室(F)，环形燃烧室(F)连通于燃料供给通道(T)和环形气流通道(S)；点火芯(4)在轴向(C)上位于内壳体(1)下游并与内壳体(1)间隔设置，且点火芯(4)固定设置于绝缘套筒(3)内侧并用于与高压电源的高压端电连接；绝缘连接件(5)在轴向(C)上设置于内壳体(1)与点火芯(4)之间，且绝缘连接件(5)固定连接绝缘套筒(3)和点火芯(4)。

【技术特征摘要】
1.一种连续旋转爆震发动机，用于与高压电源电连接，其特征在于，连续旋转爆震发动机包括内壳体(1)、外壳体(2)、绝缘套筒(3)、点火芯(4)以及绝缘连接件(5)；内壳体(1)设置有燃料供给通道(T)；外壳体(2)在轴向(C)上包括前部(2A)和后部(2B)，外壳体(2)的前部(2A)与内壳体(1)一起形成有环形气流通道(S)，外壳体(2)的后部(2B)沿轴向(C)突出于内壳体(1)并用于与高压电源的低压端电连接；绝缘套筒(3)在轴向(C)位于内壳体(1)下游并固定于内壳体(1)，且绝缘套筒(3)与外壳体(2)的后部(2B)形成有环形燃烧室(F)，环形燃烧室(F)连通于燃料供给通道(T)和环形气流通道(S)；点火芯(4)在轴向(C)上位于内壳体(1)下游并与内壳体(1)间隔设置，且点火芯(4)固定设置于绝缘套筒(3)内侧并用于与高压电源的高压端电连接；绝缘连接件(5)在轴向(C)上设置于内壳体(1)与点火芯(4)之间，且绝缘连接件(5)固定连接绝缘套筒(3)和点火芯(4)。2.根据权利要求1所述的连续旋转爆震发动机，其特征在于，绝缘套筒(3)在轴向(C)上的一端固定于内壳体(1)、另一端与外壳体(2)的后部(2B)和点火芯(4)齐平；或者绝缘套筒(3)在轴向(C)上的一端固定于内壳体(1)、另一端沿轴向(C)突出于外壳体(2)的后部(2B)和点火芯(4)。3.根据权利要求1所述的连续旋转爆震发动机，其特征在于，绝缘套筒(3)形成为空...

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