可调控波系结构的斜爆轰冲压加速装置及应用方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种可调控波系结构的斜爆轰冲压加速装置及应用方法，可调控波系结构的斜爆轰冲压加速装置包括：加速器、泄压管和加速管从左起开始依次排布并相连：加速器包括出口；泄压管一端与出口连通，另一端与加速管连通；螺旋线圈套于加速管外，螺旋线圈与加速管之间具有间隔，且设置有导线，导线与螺旋线圈之间绝缘，且导线和螺旋线圈均与电源相连接。通过加速器将弹丸高速射入加速管内，弹丸头部区域产生的高强度的斜激波压缩空气，使空气分子形成具有导电性的等离子气体；螺旋线圈与导线通电产生磁场，磁场对等离子气体施加洛伦兹力，使等离子气体移动，从而使波面位置发生改变，实现波系结构的调控。实现波系结构的调控。实现波系结构的调控。

【技术实现步骤摘要】
可调控波系结构的斜爆轰冲压加速装置及应用方法


[0001]本专利技术涉及爆轰发动机
，更具体地，涉及一种可调控波系结构的斜爆轰冲压加速装置及应用方法。

技术介绍

[0002]爆轰推进具有放热速率快、自增压、自点火的特性，其燃烧过程可近似为等压燃烧，基于爆轰燃烧构建的热力学循环相比传统的布雷顿热力学循环可提升约50％的效率。冲压加速器是目前最为成熟的爆轰推进系统，冲压加速器有两种典型的工作模态，当弹丸的速度低于预混燃气的理想特性爆速时为亚燃模态，当弹丸的速度大于预混燃气的理想特性爆速时为斜爆轰模态，理论上，斜爆轰模态下冲压加速器可以将弹丸加速至8km/s。
[0003]但现有技术中的冲压加速器具有以下缺点：1、冲压加速器内流场结构非常复杂，而且具有高瞬态的特性，由此导致冲压加速器的推力产生严重振荡；2、冲压加速器的非启动状态是指弹丸喉道前建立不起超音速流场，爆轰波波系前传导致弹丸推力性能急剧下降的现象。由于冲压加速器内填充了高能高压的可燃预混气体，导致冲压加速器在运行过程中会产生巨大的热量，当放热量过高时，爆轰波波系会移动到弹丸前端导致冲压加速器进入非启动状态。3、冲压加速器中炮管与弹丸都是几何不可变的，且可燃气体是预先以一定比例填充入管道中。因此，冲压加速器在运行过程中，波系结构难以适时调整，造成其推力性能难以达到最优状态。
[0004]因此，亟需提供一种能够在运行过程中调控波系结构的斜爆震波冲压加速装置。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供了一种可调控波系结构的斜爆轰冲压加速装置及应用方法。
[0006]一方面，本专利技术提供了一种可调控波系结构的斜爆轰冲压加速装置，包括顺次相连的加速器、泄压管和加速管，
[0007]所述加速器、所述泄压管和所述加速管从左起开始依次排布并相连：
[0008]所述加速器，包括出口；
[0009]所述泄压管其中一端与所述出口连通，另一端与所述加速管连通；
[0010]所述加速管其中一端与所述泄压管连通；
[0011]螺旋线圈，套于所述加速管外，且与所述加速管等长，所述螺旋线圈与所述加速管之间具有间隔，且设置有导线，所述导线与所述螺旋线圈之间绝缘设置，且所述导线和所述螺旋线圈均与电源相连接；
[0012]对所述加速管内填充可燃预混气体，所述出口出射弹丸，所述弹丸进入所述加速管后，所述弹丸表面从左起开始依次形成反射激波、爆轰波、膨胀波和斜激波，所述斜激波压缩将所述可燃预混气体电离为等离子气体；
[0013]同时，在所述螺旋线圈和所述导线的通电状态下，所述螺旋线圈在通电状态下对
所述等离子气体施加第一洛伦兹力，所述导线在通电状态下对所述等离子气体施加第二洛伦兹力，所述第一洛伦兹力和所述第二洛伦兹力的合力调整所述等离子气体的运动方向以调控所述爆轰波的位置。
[0014]优选地，还包括：
[0015]套体，套于所述加速管外，所述套体的内壁与所述加速管固定连接，所述套体还包括镂空区，所述镂空区的延伸方向与所述加速管的延伸方向平行，所述套体采用绝缘材料；
[0016]所述导线位于所述镂空区内，所述螺旋线圈套于所述套体外。
[0017]优选地，所述套体的外壁设有凸起，所述凸起设有固定槽，所述螺旋线圈的一端与所述固定槽卡合。
[0018]优选地，所述导线的数量为至少两根，相邻导线之间绝缘。
[0019]优选地，所述弹丸为梭型。
[0020]优选地，所述弹丸的出射速度大于所述可燃预混气体的理想特性爆速。
[0021]另一方面，本专利技术还提供了一种可调控波系结构的斜爆轰冲压加速装置的应用方法，应用于上述任一项所述的可调控波系结构的斜爆轰冲压加速装置，包括：
[0022]对所述加速管内填充可燃预混气体，所述出口出射所述弹丸，所述弹丸进入所述加速管后，所述弹丸表面从左起开始依次形成反射激波、爆轰波、膨胀波和斜激波；
[0023]控制所述螺旋线圈的电流方向和电流大小，同时控制所述导线的电流方向和电流大小，调整所述爆轰波的位置。
[0024]优选地，所述弹丸远离所述加速器的一侧为第一楔面，所述斜激波与所述第一楔面位置对应，所述斜激波压缩所述加速管内的所述可燃预混气体，将所述可燃预混气体电离为等离子气体。
[0025]优选地，所述控制所述螺旋线圈的电流方向和电流大小，同时控制所述导线的电流方向和电流大小，调整所述爆轰波的位置，包括：
[0026]所述螺旋线圈在通电状态下产生的磁场对所述等离子气体施加第一洛伦兹力，所述导线在通电状态下产生的磁场对所述等离子气体施加第二洛伦兹力，所述第一洛伦兹力和所述第二洛伦兹力的合力调整所述等离子气体的运动方向以调控所述爆轰波的位置。
[0027]与现有技术相比，本专利技术提供的可调控波系结构的斜爆轰冲压加速装置，至少实现了如下的有益效果：
[0028]本专利技术提供的可调控波系结构的斜爆轰冲压加速装置，包括加速器、泄压管和加速管，加速器、泄压管和加速管从左起开始依次排布并相连：加速器，包括出口；泄压管其中一端与出口连通，另一端与加速管连通；加速管其中一端与泄压管连通；螺旋线圈，套于加速管外，且与加速管等长，螺旋线圈与加速管之间具有间隔，且设置有导线，导线与螺旋线圈之间绝缘设置，且导线和螺旋线圈均与电源相连接；对加速管内填充可燃预混气体，出口出射弹丸，弹丸进入加速管后，弹丸表面从左起开始依次形成反射激波、爆轰波、膨胀波和斜激波，斜激波压缩将可燃预混气体电离为等离子气体；同时，在螺旋线圈和导线的通电状态下，螺旋线圈在通电状态下对等离子气体施加第一洛伦兹力，导线在通电状态下对等离子气体施加第二洛伦兹力，第一洛伦兹力和第二洛伦兹力的合力调整等离子气体的运动方向以调控爆轰波的位置，通过加速器将弹丸加速至超音速后射入填充可燃预混气体的加速管内，弹丸高速运动时，弹丸头部区域会产生高强度的斜激波，斜激波压缩空气，使空气分
子产生离解和电离而形成具有导电性的等离子气体；螺旋线圈与导线通电产生磁场，等离子气体在磁场中流动会产生感应电流，磁场对感应电流有洛伦兹力，即对等离子气体施加洛伦兹力，等离子气体受到洛伦兹力移动，从而使波面位置发生改变，实现波系结构的调控。
[0029]当然，实施本专利技术的任一产品必不特定需要同时达到以上的所有技术效果。
[0030]通过以下参照附图对本专利技术的示例性实施例的详细描述，本专利技术的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
[0031]被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本专利技术的实施例，并且连同其说明一起用于解释本专利技术的原理。
[0032]图1是本专利技术提供的可调控波系结构的斜爆轰冲压加速装置的一种结构示意图；
[0033]图2是本专利技术提供的可调控波系结构的斜爆轰冲压加速装置的另一种结构示意图；
[0034]图3是图2中A
‑
A
’
向的剖面图；
[0035]图4是波系结构的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可调控波系结构的斜爆轰冲压加速装置，其特征在于，包括：加速器、泄压管和加速管，所述加速器、所述泄压管和所述加速管从左起开始依次排布并相连：所述加速器，包括出口；所述泄压管其中一端与所述出口连通，另一端与所述加速管连通；所述加速管其中一端与所述泄压管连通；螺旋线圈，套于所述加速管外，且与所述加速管等长，所述螺旋线圈与所述加速管之间具有间隔，且设置有导线，所述导线与所述螺旋线圈之间绝缘设置，且所述导线和所述螺旋线圈均与电源相连接；对所述加速管内填充可燃预混气体，所述出口出射弹丸，所述弹丸进入所述加速管后，所述弹丸表面从左起开始依次形成反射激波、爆轰波、膨胀波和斜激波，所述斜激波压缩将所述可燃预混气体电离为等离子气体；同时，在所述螺旋线圈和所述导线的通电状态下，所述螺旋线圈在通电状态下对所述等离子气体施加第一洛伦兹力，所述导线在通电状态下对所述等离子气体施加第二洛伦兹力，所述第一洛伦兹力和所述第二洛伦兹力的合力调整所述等离子气体的运动方向以调控所述爆轰波的位置。2.根据权利要求1所述的可调控波系结构的斜爆轰冲压加速装置，其特征在于，还包括：套体，套于所述加速管外，所述套体的内壁与所述加速管固定连接，所述套体还包括镂空区，所述镂空区的延伸方向与所述加速管的延伸方向平行，所述套体采用绝缘材料；所述导线位于所述镂空区内，所述螺旋线圈套于所述套体外。3.根据权利要求2所述的可调控波系结构的斜爆轰冲压加速装置，其特征在于，所述套体的外壁设有凸起，所述凸起设有固定槽，所述螺旋线圈的一端与所述固定槽卡合。4.根据权利要求1所述的可调控波系结构的斜爆轰冲压加速...

【专利技术属性】
技术研发人员：滕宏辉，冯占林，王宽亮，周林，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：