一种实现连续爆轰的方法技术

本发明专利技术涉及一种实现连续爆轰的方法，具体为在椭球体爆轰室的中心椭圆面的两个焦点处交替喷入可燃混合物并主动点火，每个焦点可燃混合物燃烧的压缩波经椭球体内壁面反射能量聚集在另一焦点处，能量不断聚集叠加后快速在两个焦点处产生爆轰区，成功起爆后，焦点处喷入的可燃混合物因高能量聚集自发点火，交替产生爆轰波实现连续爆轰。连续爆轰使爆轰波能持续对外作功，相比间歇作功大大提高了爆轰发动机的功率密度，且本发明专利技术利用了椭球体爆轰室的几何特点聚集能量，无需在辅助装置下起爆，结构更简单。构更简单。构更简单。

【技术实现步骤摘要】
一种实现连续爆轰的方法


[0001]本专利技术涉及脉冲爆轰发动机
，尤其涉及一种实现连续爆轰的方法。

技术介绍

[0002]爆轰是流体动力学和化学反应动力学的复合过程，爆轰波的传播速度高于燃烧速度几个量级，爆轰中的化学反应过程高速释放热量，因此，爆轰的输出功率很大，是一种独特的能量转换方式。
[0003]脉冲爆轰发动机是利用间歇式爆轰波产生的高温、高压燃气产生推力的发动机，具有结构简单、重量轻、热效率高、推力大等特点，有潜力成为新一代航空航天动力装置。
[0004]常见脉冲爆轰发动机的工作过程为：设置一根长的爆轰管，一端封闭，一端开口；从封闭端的进气口向管内充满可燃混合物后，关闭进气口；在封闭端点火，被点燃的可燃混合物开始以爆燃形式燃烧，从封闭端反射回来，一系列压缩波赶上向开口端传播的压缩波后，不断加强形成爆轰波，向开口端传播；最后喷出管外作功；接着，从大气中反射的稀疏波向爆轰管封闭端传播，爆轰管内废气被排出；上述工作循环重复进行。
[0005]从上述现有技术脉冲爆轰发动机的工作方式可见，每次在长管一端通入可燃混合物，爆轰波经历完整的三个阶段（形成、管内稳定传播、进入外流场）以及爆轰管排出废气后，才能开始下一工作循环，相邻两次爆轰波作功之间具有一定的时间间隔，所以现有技术的脉冲爆轰发动机的工作特点是间歇式的、周期性的，这样不连续的工作方式不能持续对负载作功，爆轰发动机输出的功率密度小。
[0006]爆轰发动机的各项技术中，爆轰波的生成过程（起爆）是重点和难点之一。目前有两种起爆方式：快速点火起爆（高能量强起爆）和短距离内缓燃转爆轰，因为直接起爆需要的能量较大，后者是较佳且常用的起爆方式。上述脉冲爆轰发动机工作过程使用的就是缓燃转爆轰的起爆方式。通常还需要在长爆轰管内加障碍物（如螺旋装置、扰流器、有孔挡板等）增加火焰传播的速率促进爆轰波的形成；或增加小的辅助预爆轰管通过爆轰波的衍射实现主爆轰管内爆轰波的形成。可见，必须在长爆轰管内或外部增加辅助结构或装置，才能确保正常起爆。所以，现有技术的爆轰发动机的结构更繁复，起爆过程也更复杂且难以控制。

技术实现思路

[0007]针对上述现有技术的缺点或不足，本专利技术提供一种实现连续爆轰的方法，克服现有技术的间歇式爆轰的不足，改变现有技术爆轰管结构繁复的状况。
[0008]为解决上述技术问题，本专利技术具有如下构成：一种实现连续爆轰的方法，按下列步骤依次进行：S1：在椭球体爆轰室的中心椭圆面的焦点一处通入可燃混合物；S2：在焦点一处主动点火，点燃可燃混合物；S3：燃烧产生的压缩波向四面八方传播，被椭球体爆轰室的腔体内壁面反射后能
量聚集到中心椭圆面的焦点二处;S4：在中心椭圆面的焦点二处喷入可燃混合物；S5：在焦点二处主动点火，点燃可燃混合物；S6：压缩波再向四面八方传播并被椭球形的腔体内壁反射后能量聚集到焦点一处；S7：重复S1
‑
S6，同时检测椭球体爆轰室内的参数，当确定焦点一和焦点二处自发点火形成爆轰区，爆轰室内成功起爆；S8：在焦点一和焦点二处继续交替喷入可燃混合物，可燃混合物在各爆轰区内自发点火快速形成交替的爆轰波，在椭球体爆轰室内实现连续爆轰。
[0009]在S7步骤中，可以通过检测椭球体爆轰室内的点火频率，当高于提前标定的阈值后，则减小主动点火频率或停止主动点火。
[0010]在S7步骤中，也可以通过检测椭球体爆轰室内的温度和压力，当高于提前标定的阈值后，则减小主动点火频率或停止主动点火。
[0011]所述可燃混合物可以是可燃气体与空气在爆轰室外预先充分混合的可燃气体。
[0012]所述可燃混合物还可以是液态燃料雾化后与空气在爆轰室外预先充分混合的混合物。
[0013]当使用液态燃料时，可以从椭球体爆轰室的中心椭圆面的长轴的两端点处向椭球体爆轰室喷入液态燃料，液态燃料在爆轰室内高温环境中气化，与中心椭圆面的焦点处喷入的空气在爆轰室内混合， 形成步骤S1和S4中的所述可燃混合物。
[0014]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术在两个焦点交替高频喷入可燃混合物的模式下，利用椭球体的几何特点，两个焦点处聚能叠加迅速形成两个爆轰区，快速起爆，起爆时间更短；起爆后，可燃混合物一进入爆轰室就直接进入爆轰区，自发点火迅速形成爆轰波，每个焦点处的可燃混合物的作功效率提高，再加上两个爆轰区交替发出爆轰波加倍提高效率而实现连续爆轰。连续爆轰使爆轰波能持续对外作功，相比间歇作功大大提高了爆轰发动机的功率密度。
[0015]现有技术的长爆轰管式结构，还需要在管内设置障碍物或设置预爆轰管等辅助装置，促进爆轰波形成。本专利技术的连续爆轰方法充分利用椭球体爆轰室的几何特点，无需辅助装置，结构更简单，工作步骤也更简单易控制。
附图说明
[0016]图1：本专利技术的椭球体爆轰室的示意图。
[0017]1‑
椭球体爆轰室，2
‑
中心椭圆面，M
‑
焦点一，N
‑
焦点二。
具体实施方式
[0018]以下将结合附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本专利技术的目的、特征和效果。
[0019]本专利技术的实现连续爆轰的方法是对现有技术的脉冲爆轰发动机的爆轰波形成方式进行了开创性改变，不使用长管状爆轰管，而是在椭球体爆轰室1内按一定步骤实现连续爆轰。
[0020]如图1所示，椭球体是中心椭圆面2绕其短轴AB旋转一周得到的回转体，椭球体爆轰室1是具有均匀壁厚的中空的椭球形腔体结构。
[0021]中心椭圆面2的两个焦点分别为焦点一M和焦点二N。因为椭圆上任意一点到两个焦点的距离之和相等，所以椭球体爆轰室1内壁上的任意点到焦点一M和焦点二N距离之和相等。因此，在焦点一M发出的爆轰波经椭球体内壁面任意点反射后会同时到达焦点二N，同样，在焦点二N发出的爆轰波经椭球体内壁面任意点反射后会同时到达焦点一M，本专利技术便是利用椭球体的这一几何特点，在焦点一M和焦点二N处聚集能量，快速起爆。
[0022]具体实施方式为，在椭球形爆轰室的中心椭圆面2的焦点一M处通入可燃混合物；然后在焦点一M处主动点火，点燃可燃混合物；燃烧产生的压缩波向四面八方传播，被椭球体爆轰室1腔体内壁面反射后聚集到中心椭圆面2的焦点二N处；接着，在焦点二N处通入可燃混合物；并在焦点二N处主动点火，点燃可燃混合物；压缩波再向四面八方传播并被腔体内壁反射后聚集到焦点一M处；连续重复以上循环，在焦点一M和焦点二N处交替喷入可燃混合物并主动点火，在进行多个工作循环过程中，焦点一M和焦点二N处的能量不断叠加聚集，快速形成两个爆轰区，焦点一M和焦点二N处交替喷入的可燃混合物在爆轰区内迅速高速燃烧起爆。
[0023]以上工作过程中，焦点二N处的可燃混合物进入爆轰室时，焦点一M刚产生的压缩波能量恰好经反射聚集到焦点二N，所以焦点二N处的可燃混合物一进入爆轰室点火后便能立刻形成压缩波，焦点一M处同样能量聚集立刻点燃可燃本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种实现连续爆轰的方法，其特征在于，按下列步骤依次进行：S1：在椭球体爆轰室（1）的中心椭圆面（2）的焦点一（M）处通入可燃混合物；S2：在所述焦点一（M）处主动点火，点燃可燃混合物；S3：燃烧产生的压缩波向四面八方传播，被所述椭球体爆轰室（1）的腔体内壁面反射后能量聚集到所述中心椭圆面（2）的焦点二（N）处;S4：在所述中心椭圆面（2）的所述焦点二（N）处喷入可燃混合物；S5：在所述焦点二（N）处主动点火，点燃可燃混合物；S6：压缩波再向四面八方传播并被椭球形的腔体内壁反射后能量聚集到所述焦点一（M）处；S7：重复S1
‑
S6，同时检测所述椭球体爆轰室（1）内的参数，当确定所述焦点一（M）和所述焦点二（N）处自发点火形成爆轰区，爆轰室内成功起爆；S8：在所述焦点一（M）和所述焦点二（N）处继续交替喷入可燃混合物，可燃混合物在各爆轰区内自发点火快速形成交替的爆轰波，在所述椭球体爆轰室（1）内实现连续爆轰。2.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵建锟，王成，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：