CN104481732B - 阵列多点集爆式脉冲爆震发动机 - Google Patents
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Abstract
阵列多点集爆式脉冲爆震发动机，本发明使用电极直接引爆液态或胶体混合的燃料和氧化剂在PDRE模式下多个小爆震合成一个大爆震为工作方式，在PDE模式下多个含有富燃爆震产物的爆震波在合成爆震管中与空气混合再次爆震为工作方式，并采用一种混合有起爆药、炸药成分、增稠剂和火药的燃料，降低了燃料的浪费，减少了爆震波生成时间，提高了爆震频率，提高了连续工作的稳定性，提高了爆速和比冲，扩大了应用范围。
Description
技术领域
本发明涉及航空动力领域，具体是用于高速飞行器的脉冲爆震发动机。
背景技术
随着科学技术的发展脉冲爆震发动机又一次成为航空动力技术的发展方向,但由于种种原因脉冲爆震发动机还有很多技术问题没有解决,比如随着工作频率的升高单个爆震的能量会降低、形成爆震波的过程中亚音速燃烧波对燃料的浪费、形成爆震波的时间长、高频爆震连续工作不稳定,这一系列的问题阻碍了脉冲爆震发动机的发展。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供了一种新型脉冲爆震发动机，以解决上述背景技术中脉冲爆震发动机的缺点。
本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
阵列多点集爆式脉冲爆震发动机使用电极直接引爆液态或胶体混合的燃料和氧化剂在PDRE模式下多个小爆震合成一个大爆震为工作方式，在PDE模式下含有富燃爆震产物的爆震波在爆震管内产生，富燃爆震产物在合成爆震管中与空气混合再次爆震为工作方式并采用一种混合有起爆药、炸药成分、增稠剂和火药的燃料，降低了燃料的浪费，减少了爆震波生成的时间提高了爆震频率，提高了连续工作的稳定性，扩大了应用范围，提高爆速和比冲。 阵列多点集爆式脉冲爆震发动机由爆震管、合成爆震室、进气控制阀、尾喷管、燃料辅助混合器和控制器六部分组成。
所述爆震管是由环形多点点火电极、爆震室、爆震喷管、旋转式混合阀、固定角度旋转电机、连接管道组成。
所述环形多点点火电极为环形，环绕整个爆震室，确保可以稳定的连续点火。
所述爆震室是一个被环形多点点火电极环绕的小室，填充燃料和氧化剂，并通过点火电极以火花式点火法直接起爆燃料和氧化剂的混合物。
所述爆震喷管是一个连接着爆震室的收敛扩张喷管，可以提高推力。
所述旋转式混合阀是一个圆柱体内部带扰流片有混合功能的旋转阀，可以混合燃料和氧化剂。
所述扰流片是多个s形的金属叶片安装在旋转混合阀内可以混合氧化剂和燃料。
所述固定角度旋转电机是一个装有限位器和回转弹簧的微型电动机，通电状态转轴旋转动到一定角度，断电状态回转弹簧会将转轴回转到初始状态，用于控制旋转式混合阀的通断。
所述连接管道连接旋转式混合阀与外部的燃料和氧化剂的供应管道。
所述合成爆震室是一个装有爆震管阵列的腔体，爆震管相对布设并以一定角度朝向尾喷管方向，以多个爆震管产生的小爆震波合成一个大爆震波。
所述进气控制阀是一个由步进电机控制开合的旋转阀片,可以通过控制阀片的旋转开合频率控制进气频率也可以通过控制阀片的旋转开合在PDE和PDRE两个模式之间选择适合的工作模式。
所述尾喷管是一个连接着合成爆震室的收敛扩张再收敛的喷管，可以提高推力。
所述的燃料辅助混合器是多个贴在合成爆震室的大功率超声波发生器，利用超声波的能量混合爆震管内的燃料和氧化剂。
所述的控制器是由主控单片机、控制信号放大器组成，根据传感器的信号控制发动机的燃料、氧化剂泵、点火电极、控制旋转式混合阀和进气控制阀。
有益效果：本发明是一种新型的脉冲爆震发动机，以电极直接引爆液态或胶体混合的燃料和氧化剂在PDRE模式下多个小爆震合成一个大爆震为工作方式，在PDE模式下以多个含有富燃爆震产物的爆震波在合成爆震管中与空气混合再次爆震为工作方式，使得这种阵列多点集爆式脉冲爆震发动机可以代替火箭发动机和军用航空发动机。电极直接引爆液态或胶体混合的燃料和氧化剂可以降低燃料的浪费、提高爆震频率、使得单个爆震波的冲量不受爆震频率的影响、扩大了应用范围，可以在大气层外使用。多个小爆震合成一个大爆震的工作方式和多个含有富燃爆震产物的爆震波在合成爆震管中与空气混合再次爆震的工作方式使可以更方便的控制发动机的工作状态，不仅可以通过控制燃料流量控制发动机推力还可以通过控制工作的爆震管数量控制发动机推力。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的爆震管结构示意图。
图3为本发明的控制机构示意图。
图中：进气控制阀1合成爆震室2爆震管3尾喷管4辅助混合器5步进电机6阀片7固定角度旋转电机8旋转式混合阀9爆震室10环形多点点火电极11爆震喷管12扰流片13连接管道14控制器15传感器16燃料和氧化剂泵17控制信号放大器18单片机19。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
参见图1—3阵列多点集爆式脉冲爆震发动机。PDE模式使用时，步进电机6驱动阀片7旋转，进气控制阀1打开使空气流入合成爆震室2，空气填充完毕后步进电机6驱动阀片7旋转，进气控制阀1关断。同时固定角度旋转电机8驱动旋转式混合阀9使燃料和氧化剂经过扰流片13混合进入爆震室10，燃料的量大于氧化剂的量，在此过程中位于合成爆震室2上的辅助混合器5利用超声波震动辅助混合进入爆震室10内的燃料和氧化剂。当爆震室10填充完毕，环形多点点火电极11通电点火燃料和氧化剂被引爆，爆震产物通过爆震喷管12进入合成爆震室2在合成爆震室2内多个爆震管3高速喷出的富燃的爆震产物与合成爆震管10内填充的空气混合再次爆震，爆震产物被爆震波驱动向尾喷管4运动，经过尾喷管4的加速后高速排出，发动机形成推力。PDRE模式使用时，步进电机6驱动阀片7旋转进气控制阀1保持关断封闭合成爆震室2，固定角度旋转电机8驱动旋转式混合阀9使燃料和氧化剂经过扰流片13混合进入爆震室10，燃料的量等于氧化剂的量，在此过程中位于合成爆震室2上的辅助混合器5利用超声波震动辅助混合进入爆震室10内的燃料和氧化剂。当爆震室10填充完毕环形多点点火电极11通电点火，燃料和氧化剂被引爆，爆震产物通过爆震喷管12进入合成爆震室2，合成爆震室2内的多个爆震管3高速喷出的爆震产物氧平衡为零，多个爆震管3喷射出的爆震波在合成爆震室2内合成一个大的爆震波，经过尾喷管4加速后高速排出，发动机形成推力。以上两种工作方式均由控制器15根据传感器16的信号控制，控制信号由控制信号放大器18放大后传输到燃料和氧化剂泵17、步进电机6、固定角度旋转电机8和环形多点点火电极11。
本发明使用电极直接引爆液态或胶体混合的燃料和氧化剂，在PDRE模式下以多个小爆震合成一个大爆震为工作方式，在PDE模式下以多个含有富燃爆震产物的爆震波在合成爆震管中与空气混合再次爆震为工作方式，并采用一种混合有起爆药、炸药成分、增稠剂和火药的燃料，降低了燃料的浪费，减少了爆震波生成时间，提高了爆震频率，提高了连续工作的稳定性，提高爆速和比冲，扩大了应用范围。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (6)
1.阵列多点集爆式脉冲爆震发动机，其特征在于:阵列多点集爆式脉冲爆震发动机可以使用直接引爆法进行爆震波的引发,并且可以两种工作模式下进行工作，电极直接引爆液态胶体混合的燃料和氧化剂在PDRE模式下以多个小爆震合成一个大爆震的方法为工作方式，在PDE模式下以多个含有富燃爆震产物的爆震波在合成爆震管中与空气混合再次爆震的方法为工作方式，并采用一种混合有起爆药、炸药、增稠剂的燃料和氧化剂以改善爆震质量，发动机结构由爆震管、合成爆震室、进气控制阀、尾喷管、燃料辅助混合器和控制器六部分组成，所述合成爆震室是一个装有爆震管阵列的腔体，爆震管相对布设并以一定角度朝向尾喷管方向，所述爆震管是由环形多点点火电极、爆震室、爆震喷管、旋转式混合阀、固定角度旋转电机、连接管道组成。
2.根据权利要求1所述阵列多点集爆式脉冲爆震发动机，其特征在于:所述合成爆震室是一个装有爆震管阵列的腔体，爆震管整列相对布设并以一定角度朝向尾喷管方向，在PDRE模式下以多个爆震管产生的小爆震波合成一个大爆震波为工作方式，在PDE模式下以多个含有富燃爆震产物的爆震波在合成爆震管中与空气混合再次爆震的方法为工作方式，并通过控制进气控制阀决定是否进气与改变燃料和氧化剂的掺混比来控制在PDE与PDRE两个模式中的转换，在PDE模式下进气控制阀开关控制进气，燃料和氧化剂的掺混为燃料多氧化剂少，在PDRE模式下进气控制阀为常闭，燃料和氧化剂的掺混为燃料和氧化剂等量。
3.根据权利要求1或权利要求2所述阵列多点集爆式脉冲爆震发动机，其特征在于:电极在爆震室内直接引爆液态胶体混合的燃料和氧化剂，燃料和氧化剂不通过雾化，而是直接以流动的流体状态混合。
4.根据权利要求1所述阵列多点集爆式脉冲爆震发动机，其特征在于:阵列多点集爆式脉冲爆震发动机机体安装有超声波发生器，通过超声震动帮助混合燃料和氧化剂。
5.根据权利要求1所述阵列多点集爆式脉冲爆震发动机，其特征在于:所述燃料、氧化剂、增稠剂、起爆药、炸药是固体和液体的液态胶体混合物。
6.根据权利要求1或权利要求2所述阵列多点集爆式脉冲爆震发动机，其特征在于:在一个爆震室内多个爆震以一定角度对冲的方式合成一个大的爆震波向合成爆震室出口传播。
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Denomination of invention: Array multi-point detonation pulse detonation engine Effective date of registration: 20220729 Granted publication date: 20160928 Pledgee: Jining Rushang Village Bank Co.,Ltd. Tangkou sub branch Pledgor: Shandong science and technology Zhongde driver training Co.,Ltd. Registration number: Y2022980011548 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20230731 Granted publication date: 20160928 Pledgee: Jining Rushang Village Bank Co.,Ltd. Tangkou sub branch Pledgor: Shandong science and technology Zhongde driver training Co.,Ltd. Registration number: Y2022980011548 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Array multipoint concentrated detonation pulse detonation engine Effective date of registration: 20230810 Granted publication date: 20160928 Pledgee: Jining Rushang Village Bank Co.,Ltd. Tangkou sub branch Pledgor: Shandong science and technology Zhongde driver training Co.,Ltd. Registration number: Y2023980051569 |
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