CN103883428A - 一种吸气式脉冲爆震发动机防反流进气结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种吸气式脉冲爆震发动机防反流进气结构，进气外罩与整流进气锥组成发动机的进气道；圆管段与圆筒形成环形通道，整流进气锥固定在圆筒上，可调节内堵头通过螺纹安装在圆筒内。导流肋片圆筒套装在圆筒上并通过整流进气锥来固定，圆筒通过燃油管固定在圆管段上。空气通过进气道和环形通道进入爆震室，燃油通过燃油管轴向喷入爆震室并与空气混合。点火起爆后，反流逆着来流方向进入圆筒的内腔，并从内腔的两排环形槽孔进入圆管段和圆筒组成的环形通道中，由导流肋片圆筒对气流的导流作用，反流的方向改变并与绕过圆筒的反流相互作用，逐渐降低反流的总压，进入进气道的反流流量减小，大大提高了发动机的推进性能。
Description
技术领域
本发明属于脉冲爆震发动机领域，具体地说,涉及一种吸气式脉冲爆震发动机防反流进气结构。
背景技术
脉冲爆震发动机是利用周期性的爆震波产生的高温高压燃气来产生推力的新概念推进装置。由于其具有热循环效率高、结构简单的优点而将会成为未来最先进的动力装置。吸气式脉冲爆震发动机利用空气中的氧气作为氧化剂从而能够减少飞行器载重量，增大了飞行器的航程。吸气式脉冲爆震发动机工作过程中，爆震波燃烧后产生的高温高压燃气会出现回传现象。回传的激波和燃气若进入进气道，会造成进气道压力脉动导致进气道不启动。流入进气道的燃气也会对发动机性能造成极大的损失。所以必须在进气道和爆震室之间设计阀门结构，将稳态工作的进气道和非稳态工作的爆震室隔离起来。现有的阀门结构可以分为机械阀和气动阀两种。常见的机械阀包括旋转阀等，由于存在运动部件会导致整个系统变得复杂；而且在阀门关闭阶段，进气道进入的高总压来流会在阀体上滞止，从而在阀体上产生很大的负推力。在专利CN201020109153.7中提出了一种吸气式脉冲爆震发动机防反流机构，该机构利用弹簧和阀门的作动来达到防止爆震室反流进入进气道的目的。但是由于爆震室周期性工作时产生的回传压力很大，弹簧在周期性力的作用下很容易失效，尤其是当爆震室工作频率较高时，弹簧很快就发生塑性变形。现有的气动阀结构种类较多，例如Srnirnov锥形气动阀，阻流器式气动阀，旋流器式气动阀，钝体加盖子气动阀。Srnirnov锥形气动阀和Levin阻流器式气动阀的正向进气阻力都很大，会造成较大的流动损失。而旋流器式气动阀结构复杂，叶片受到周期性脉冲压力的作用后容易变形，而且从公开发表的文献来看，旋流器式气动阀并不能很有效的减小回传压力。当爆震室工作时，爆震室产生的回传压力会导致进气道的入口出现倒流现象，进而影响发动机工作的稳定性和爆震室工作频率的提高。
发明内容
为了避免现有技术存在的不足，本发明提出一种吸气式脉冲爆震发动机防反流进气结构；该结构利用反流产生多股正向射流并与反流相互作用，逐渐降低反流总压，从而达到防止反流进入进气道的目的。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:包括进气外罩、圆管段、文丘里、整流进气锥、可调节内堵头、导流肋片圆筒、圆筒，进气外罩端部连接法兰与圆管段一端连接法兰通过螺栓固连,圆管段另一端连接法兰与安装文丘里的圆管段连接法兰配合连接，导流肋片圆筒套装在圆筒上位于圆管段内，进气外罩和整流进气锥形成环形进气道，整流进气锥后部等直径圆筒段和导流肋片圆筒与圆管段形成环形通道；所述导流肋片圆筒筒壁轴向两侧对称排列有多个小于半径的槽孔，每两个槽孔与环形突扩肋片形成环形的反流回流槽；所述圆筒筒壁轴向两侧对称排列有多个小于半径的槽孔,导流肋片圆筒与圆筒套合安装后对称排列的槽孔的位置对中相合；圆筒壁前端周向有外螺纹，圆筒内壁面周向有内螺纹，整流进气锥后部等直径圆筒段有内螺纹，整流进气锥与圆筒通过螺纹连接,圆筒后端部有燃油管安装孔，圆筒通过燃油管固定在圆管段上；可调节内堵头位于圆筒内的前端部，堵头的圆柱面有螺纹，堵头端部中心部位有六方孔,通过堵头端部的六方孔调节可调节堵头在圆筒内的位置。
圆管段内壁面与导流肋片圆筒形成环形通道的横截面积与爆震室的横截面积相等。
有益效果
本发明提出的吸气式脉冲爆震发动机防反流进气结构，由进气外罩与整流进气锥组成发动机的进气道；圆管段与圆筒形成环形通道，整流进气锥固定安装在圆筒上，可调节内堵头通过螺纹安装在圆筒内。导流肋片圆筒套装在圆筒上并通过整流进气锥来固定，圆筒通过燃油管固定在圆管段上。进气过程中，空气通过进气道和环形通道进入爆震室，燃油通过燃油管轴向喷入爆震室并与空气混合。点火起爆后，反流逆着来流方向进入圆筒的内腔，并从内腔的两排环形槽孔进入圆管段和圆筒组成的环形通道中，由于有导流肋片圆筒对气流的导流作用，反流的方向改变并与绕过圆筒的反流相互作用，逐渐降低反流的总压，通过多股反流的相互作用后，进入进气道的反流流量减小，从而降低进气道内的压力脉动，大大提高发动机的推进性能。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本发明一种吸气式脉冲爆震发动机防反流进气结构作进一步详细说明。
图1为本发明吸气式脉冲爆震发动机防反流进气结构示意图。
图2为本发明防反流进气结构的圆筒与整流进气锥连接示意图。
图3为本发明防反流进气结构的导流肋片圆筒示意图。
图4为本发明的第一优选方案实例示意图。
图5为本发明的第二优选方案实例示意图。
图6为本发明的实施例示意图。
图中:
1.进气外罩 2.整流进气锥 3.可调节内堵头 4.导流肋片圆筒5.圆筒 6.圆管段 7.燃油管 8.反流回流槽 9.文丘里 10.点火器11.爆震室 12.螺旋增强装置
具体实施方式
本实施例是一种吸气式脉冲爆震发动机防反流进气结构。
参阅图1-图6，本实施例吸气式脉冲爆震发动机防反流进气结构，由进气外罩1，整流进气锥2，可调节内堵头3，圆管段6、文丘里9、导流肋片圆筒4、圆筒5、燃油管7、反流回流槽8、点火器10、爆震室11、螺旋增强装置12组成，进气外罩1端部连接法兰与圆管段6一端连接法兰配合，通过螺栓固定连接,圆管段6另一端连接法兰依次与安装文丘里9的圆管段、安装点火器10的圆管段、爆震室11连接，爆震室内设有螺旋增强装置12。导流肋片圆筒4套装在圆筒5外部。导流肋片圆筒4筒壁轴向两侧对称排列有多个小于半径的槽孔，每两个槽孔与环形突扩肋片形成环形的反流回流槽8；圆筒5筒壁轴向两侧对称排列有多个小于半径的槽孔，导流肋片圆筒4与圆筒5套合安装后对称排列的槽孔的位置对中相合。圆筒5筒壁前端部周向有外螺纹，圆筒5内壁面周向有内螺纹，整流进气锥2后部等直径圆筒段设置有内螺纹，整流进气锥2与圆筒5通过螺纹连接并将导流肋片圆筒4固定在圆筒5上，圆筒5后端部有燃油管7安装孔，圆筒5通过燃油管7固定安装在圆管段6内，燃油管7起着支撑杆的作用。可调节内堵头3安装在圆筒5内的前端部，可调节内堵头3的圆柱面有螺纹，可调节内堵头3端部中心部位有六方孔,通过端部的六方孔调节可调节内堵头3在圆筒5内的位置，改变反流进入圆筒5内腔的容量，调节反流沿着导流肋片流出后的强度。整体安装时，先将可调节内堵头3旋入圆筒5腔内，然后把导流肋片圆筒4推入圆筒5中，最后将整流进气锥2通过螺纹连接旋入圆筒5左端将导流肋片圆筒4固定。
实施例一
如图4所示，本实施例吸气式脉冲爆震发动机防反流进气结构的圆筒5内壁面加工有内螺纹，可调节内堵头3通过螺纹连接安装在圆筒5内，并通过可调节内堵头3端部的六方孔来调节堵头在圆筒5内的位置。进气过程中，空气通过进气道和环形通道进入爆震室11。燃油通过燃油管7沿着轴向喷入爆震室11并与空气混合。点火器10点火起爆后，反流逆着来流方向进入圆筒5的腔内，并从内腔的两排环形反流回流槽8进入圆管段6的环腔中，由于有导流肋片圆筒4对气流的导流作用，反流的方向改变并与绕过圆筒5的反流相互作用，逐渐降低反流的总压；通过多股被改变方向的反流与进入圆管段6环腔中的反流相互作用后，进入进气道的反流流量大大减小。当发动机在低频工作状态下，进入内腔的反流流量小、总压高，可将可调节内堵头3向圆筒5内腔多旋入一段，从而减小内腔的反流容量，增大从两个导流肋片之间流出的反流的强度，使其防反流效果达到最佳。当发动机在高频工作状态下，进入内腔的反流流量大，可将可调节内堵头3向圆筒5内腔少旋入一段，从而增大内腔的反流容量，形成多股回流的反流射流，逐步降低进入圆管段6环腔中的反流。
实施例二
如图5所示，本实施例吸气式脉冲爆震发动机防反流进气结构的圆管段6和爆震室11的连接段之间安装文丘里9，其喉道的截面积和圆筒5内腔的横截面积相等。首先，一定速度的来流从进气外罩1和整流进气锥2形成的进气道进入发动机，通过导流肋片圆筒4和圆筒5形成的环腔后进入爆震室11，并与燃油管7喷出的燃油充分混合雾化。当爆震室11填充完毕后，点火器10开始点火，形成缓然波向爆震室出口传播，缓然波经过螺旋增强装置12加速后形成一道爆震波向出口传播和一道回传爆震波向进气道传播。回传爆震波后的燃气也流向进气道。回传高温高压燃气经过文丘里9后形成一股超音速射流，射流核心区正对着圆筒5内腔体，部分反流进入圆筒5内腔中。反流在圆筒5内腔继续流动直达遇到可调节内堵头3。在反流流动过程中，部分反流沿着环形反流回流槽8流出，并在导流肋片的作用下改变方向，反流流出后与进入圆管段6内的环腔中的反流相互作用，减小反流的总压。
Claims (2)
1.一种吸气式脉冲爆震发动机防反流进气结构,其特征在于:包括进气外罩、圆管段、文丘里、整流进气锥、可调节内堵头、导流肋片圆筒、圆筒，进气外罩端部连接法兰与圆管段一端连接法兰通过螺栓固连,圆管段另一端连接法兰与安装文丘里的圆管段连接法兰配合连接，导流肋片圆筒套装在圆筒上位于圆管段内，进气外罩和整流进气锥形成环形进气道，整流进气锥后部等直径圆筒段和导流肋片圆筒与圆管段形成环形通道；所述导流肋片圆筒筒壁轴向两侧对称排列有多个小于半径的槽孔，每两个槽孔与环形突扩肋片形成环形的反流回流槽；所述圆筒筒壁轴向两侧对称排列有多个小于半径的槽孔,导流肋片圆筒与圆筒套合安装后对称排列的槽孔的位置对中相合；圆筒壁前端周向有外螺纹，圆筒内壁面周向有内螺纹，整流进气锥后部等直径圆筒段有内螺纹，整流进气锥与圆筒通过螺纹连接,圆筒后端部有燃油管安装孔，圆筒通过燃油管固定在圆管段上；可调节内堵头位于圆筒内的前端部，堵头的圆柱面有螺纹，堵头端部中心部位有六方孔,通过堵头端部的六方孔调节可调节堵头在圆筒内的位置。
2.根据权利要求1所述的一种吸气式脉冲爆震发动机防反流进气结构，其特征在于:圆管段内壁面与导流肋片圆筒形成环形通道的横截面积与爆震室的横截面积相等。
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