CN102505993A - 新型脉冲喷气发动机 - Google Patents

Abstract

新型脉冲喷气发动机，包括油针、喷油嘴、整流罩、导流锥、单向阀板、火花塞、弹簧、机体壳、振动轴、振动轴锁卡、双头螺栓和整体式单向阀片。整流罩固定在机体壳的前端。喷油嘴和油针插入到整流罩内。导流锥处于整流罩内。火花塞固定在机体壳上。弹簧、振动轴和双头螺栓处于导流锥内。单向阀板通过双头螺栓与导流锥连接。弹簧套在振动轴的上端。振动轴的下端穿过双头螺栓、单向阀板和整体式单向阀片伸出整流罩。振动轴锁卡插入到振动轴末端的孔内，将其固定。本发明将原有依靠阀片自身的弹性振动结构改为整体式的阀片结构，其弹性依靠可调弹性的弹簧机构来控制阀片的弹性开合，不但结构简单，而且使用寿命更长。

Description

新型脉冲喷气发动机

技术领域：本发明涉及一种发动机，特别是一种新型脉冲喷气发动机。

背景技术：无人机技术是21世纪军事装备技术的重要发展方向。在近10年来的几次局部战争中，无人机都发挥了巨大威力，在世界范围内引起了对无人机技术的广泛重视。推进系统和处理器技术为无人飞行器系统的两大关键技术。目前无人机广泛采用的动力装置包括往复式和旋转式活塞发动机，以及涡喷、涡扇、涡桨和涡轴在内的燃气涡轮发动机；此外，还有在微型无人机中普遍使用的电池驱动的电动机等。

脉冲发动机是一种利用脉冲式爆燃产生推力的吸气式发动机，脉冲发动机独特的工作原理决定了它具有其它发动机无法比拟的优势，主要表现在：由于没有压气机、涡轮等转动部件，其结构简单、重量轻、推重比大、生产成本低、与冲压发动机不同，它可在地面静态起动。由上述脉冲发动机自身结构和工作特点，使得它的应用领域不断扩展和深化，如在无人机，靶机，导弹，航模等上有着潜在和广泛的应用前景。

传统脉冲发动机工作时，由进气到燃烧、排气的循环过程进行得很快，因此爆燃频率很高。对于传统脉冲发动机而言，大都使用花瓣形的单向阀，这种单向阀一般是用0.1～0.5mm厚的薄弹簧钢片制成，因其工作在高温高压下以很高的频率振动，所以单向阀的使用寿命通常比较短，容易发生断裂和烧蚀。

目前困扰脉冲发动机发展和应用的最大难题是脉冲发动机单向阀的使用寿命，不论什么形式的单向阀(当然无阀的除外)都是依靠其本身的弹性来起到开启和关闭作用的薄片式单向阀。我们将采用该结构的脉冲发动机称作传统脉冲发动机。正因为传统脉冲发动机都采用该种结构，因此他们都有一个共同的缺点，那就是单向阀的使用寿命都比较短。其主要的失效形式有两种；一是阀片的断裂，二是阀片的烧蚀。通过认真分析，我们可以得出导致该问题的原因是阀片自身振动这一结构固有的缺点。这种结构有三个自身不可克服的因素：

1)由于是阀片自身振动，所以在工作中阀片是以很高的频率在高温高压环境下高频的振动，学过材料性能的人都知道，材料在周期性的载荷下可能发生疲劳断裂，更不用说在高温高压这样的恶劣环境下工作了，我们也都有过这样的常识，那就是想折断一根较粗的铁丝可以来回的沿相反的方向折几次，用不了几次就可以折断了，单向阀片也很类似，所以断裂是阀片常发生的失效形式。

2)由于是阀片自身振动，所以阀片不可以太厚，太厚了打开阀片的力就比较大，因而可能脉冲发动机的气动力不能将单向阀片打开，使其不能正常工作，所以一般阀片的厚度为0.1-0.5左右，这样薄的阀片在高温高压下以很高的频率在阀孔壁上撞击，因此常常发生烧蚀而损坏。

3)由于是依靠阀片自身振动，其弹性力是阀片本身所固有的，如果阀片的弹性力不合适就会造成工作的不正常，解决的办法只有换合适弹性的阀片了。并且阀片的弹性力在一定的范围内被动的受温度的影响。

以上三个主要的缺点都归结于阀片自身振动的这种结构。正是这种结构导致了传统脉冲发动机寿命较短的原因。因此要想解决此难题就要改变这种结构。

发明内容：针对上述现有技术的不足，本发明提供了一种结构简单、使用寿命长的新型脉冲喷气发动机。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：新型脉冲喷气发动机，包括油针、喷油嘴、整流罩、导流锥、单向阀板、火花塞、弹簧、机体壳、振动轴、振动轴锁卡、双头螺栓和整体式单向阀片。整流罩固定在机体壳的前端。喷油嘴和油针插入到整流罩内。导流锥处于整流罩内。火花塞固定在机体壳上。弹簧、振动轴和双头螺栓处于导流锥内。单向阀板通过双头螺栓与导流锥连接。弹簧套在振动轴的上端。振动轴的下端穿过双头螺栓、单向阀板和整体式单向阀片伸出整流罩。振动轴锁卡插入到振动轴末端的孔内，将其固定。

本发明将原有依靠阀片自身的弹性振动结构改为整体式的阀片结构，其弹性依靠可调弹性的弹簧机构来控制阀片的弹性开合，因此该结构与原结构有较大的不同，可以很好的解决原有结构的弊端，本发明的主要特点是：

1)由于该结构不依靠阀片本身的弹性振动来起到开关的作用，阀片本身不弯曲，只是整体在振动，起到单向阀开合的作用，因此一般不会发生阀片断裂的现象。

2)由于该结构不依靠阀片本身的弹性振动来起到开关的作用，阀片厚度可以适当的加厚，即使在高温、高压下以很高的频率撞击也不容易发生烧蚀而损毁。材料可选用一些比较轻且耐高温的材料，因为在工作中燃油混合气可起到一定的降温作用，所以实际制作中可用稍厚点的圆形铝片来代替。

3)由于采用可调的弹簧结构控制阀片的振动，所以其阀片的弹性力在很大的一个范围内是可调的，通过试验可以找到脉冲发动机工作性能最好的弹性力范围，对脉冲发动机的工作频率也有一定的控制，因此其实用性是不言而喻的。

图1是传统脉冲发动机的花瓣形单向阀片结构。

图2是传统脉冲发动机单向阀结构示意图。

图3是图2的右视图。

图4是本发明的整体式单向阀片结构示意图。

图5是本发明整体的结构示意图

图6是整流罩与单向阀板和整体式单向阀片连接的结构示意图。

图7是图6的右视图。

具体实施方式：

如图1-图3所示：传统的脉冲喷气发动机，将花瓣形单向阀片覆盖在单向阀板左侧面的孔洞上，然后将单向阀片限位环紧贴花瓣形单向阀片并用紧固螺栓将以上部件连接起来。因为花瓣形单向阀片具有一定的弹性，该结构可以使燃油混合气从一侧进入而相反方向则不能，起到单向阀的作用。

如图4-图7所示：将喷油嘴4拧在整流罩3上固定好，将油针1穿过油针弹簧2也拧在整流罩3上，由于是通过螺纹连接所以可以通过调节油针1与喷油嘴4的距离来控制供油量的大小。将弹簧7套入振动轴8上，将套上弹簧7的振动轴8插入双头螺栓9的内孔中，再用双头螺栓9将导流锥5和单向阀板6连接起来，将振动轴8的右端从双头螺栓9的内孔中拉出一段距离，把整体式单向阀片10插在双头螺栓9上面并用振动轴锁卡11将其卡住，防止整体式单向阀片10脱落。可以通过调节振动轴锁卡11在振动轴8上不同孔的位置，来设定整体式单向阀片10的弹性力，因此其弹性力是可调的。单向阀结构中的振动轴8较长一段距离是做成螺纹或轴径方向打一定数量小孔的结构，其作用是可以调节套在它上面弹簧7的弹性力以适应脉冲发动机的正常工作，如振动轴8一端做成螺纹结构，那么就依靠拧在其上的俩个螺母来调节弹簧7的弹性力，如振动轴8一端做成轴径方向打多个小孔的结构，就依靠振动轴锁卡11穿过振动轴8上不同的小孔来调节弹簧7的弹性力。用螺钉15将单向阀板6和整流罩3固定在一起。把机体壳14拧在整流罩3上固定，将插入垫片13的火花塞12拧在机体壳14上。

新型脉冲发动机的总体设计和传统脉冲发动机的总体设计基本是相同的，因为他们所依靠的基本原理都是相同的，其总体设计思路和步骤大体也是相同的，只是在阀门系统的设计思路上有较大的区别，这也是为了解决传统脉冲发动机本身所固有的缺点而提出的创新性的想法。正因为这些相同点使得不用再重新设计和制造新型脉冲发动机了，只需在传统的脉冲发动机上对单向阀结构做合理的改造设计即可达到对原有结构缺点的解决。

将传统脉冲发动机花瓣形的单向阀片改成如图4的整体式单向阀片结构，将弹簧7套入振动轴8上，将套上弹簧7的振动轴8插入双头螺栓9的内孔中，再用双头螺栓9将导流锥5和单向阀板6连接起来，将整体式单向阀片10的内孔插入振动轴8的端部并用振动轴锁卡11将振动轴8的端部卡住，防止整体式单向阀片10脱落。

进一步将传统脉冲发动机的其余零件组装起来，这样就将一个传统的脉冲发动机改变成为新型的脉冲发动机，别看就这么几个小零部件的改变，但它实际上是将传统脉冲发动机单向阀片的工作机理完全的改变了。这也就是为什么新型脉冲发动机具有不容易发生阀片断裂、烧蚀和阀片工作弹性不好保证的严重缺陷。改进后的新型脉冲发动机彻底解决了传统脉冲发动机寿命较短这一制约其发展和应用的难题。

Claims (1)

1.新型脉冲喷气发动机，包括油针、喷油嘴、整流罩、导流锥、单向阀板、火花塞和机体壳，整流罩固定在机体壳的前端，喷油嘴和油针插入到整流罩内，导流锥处于整流罩内，火花塞固定在机体壳上，其特征在于：还包括整体式单向阀片和处于导流锥内的弹簧、振动轴、双头螺栓；单向阀板通过双头螺栓与导流锥连接，弹簧套在振动轴的上端，振动轴的下端穿过双头螺栓、单向阀板和整体式单向阀片伸出整流罩。振动轴锁卡插入到振动轴末端的孔内，将其固定。

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