CN105156226B - 一种带有脉动燃烧室的冲压发动机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带有脉动燃烧室的冲压发动机，属于发动机技术领域，包括脉动燃烧室、环绕在脉动燃烧室周围的冲压燃烧室、分别与所述脉动燃烧室和冲压燃烧室前端连接的进气道以及分别与脉动燃烧室和冲压燃烧室尾部连接的喷管；所述脉动燃烧室还包括单向阀，所述单向阀通过固定筋将脉动燃烧室同轴固定于冲压燃烧室内部；所述冲压燃烧室还包括钻有多孔的火焰稳定器，所述火焰稳定器一端与脉动燃烧室外壁连接，另一端与喷管连接，固定在冲压燃烧室中。本发明继承了冲压发动机本身简单、成本低的特点，同时解决了冲压发动机不能从静止启动的问题，相对传统的涡轮喷气冲压发动机更加廉价、简单，可广泛为无人飞行器提供高速、廉价的动力。
Description
技术领域
本发明属于发动机技术领域，特别是涉及一种带有脉动燃烧室的冲压发动机。
背景技术
冲压发动机是一种利用高速迎面空气流的减速增压作用来完成增压燃烧从而进行工作的空气喷气发动机，通常由进气道(又称扩压器)、燃烧室和喷管组成，航空器飞行时迎面气流在通过进气道的过程中，来流空气减速，静压提升，增压后的空气进入燃烧室与燃料混合进行等压燃烧，生成的高温燃气在喷管中膨胀加速后排出，产生推力，冲压发动机结构简单，重量轻，成本低，相对传统的涡轮喷气发动机，它适宜在马赫数大于2的高速飞行中工作，具有比冲高、推力大等优点，但是它需要一定速度才能工作，所以冲压发动机不能从静止启动，须用其他发动机作为助推器。
发明内容
为了克服现有的冲压发动机技术方案存在的技术缺陷，降低冲压发动机所用助推器的成本，解决冲压发动机不能从静止启动的问题，本发明提供一种带有脉动燃烧室的冲压发动机。
本发明采用的技术方案是：一种带有脉动燃烧室的冲压发动机，包括脉动燃烧室、环绕在脉动燃烧室周围的冲压燃烧室、分别与所述脉动燃烧室和冲压燃烧室前端连接的进气道以及分别与脉动燃烧室和冲压燃烧室尾部连接的喷管；
所述脉动燃烧室包括脉动燃烧室燃料管和脉动燃烧室火花塞；所述脉动燃烧室燃料管插入脉动燃烧室内，脉动燃烧室火花塞与脉动燃烧室连接；
所述冲压燃烧室包括冲压燃烧室燃料管和冲压燃烧室火花塞；所述冲压燃烧室燃料管插入冲压燃烧室内，所述冲压燃烧室火花塞与冲压燃烧室连接；
所述脉动燃烧室还包括单向阀，所述单向阀通过固定筋将脉动燃烧室同轴固定于冲压燃烧室内部；
所述冲压燃烧室还包括钻有多孔的火焰稳定器，所述火焰稳定器一端与脉动燃烧室外壁连接，另一端与喷管连接，固定在冲压燃烧室中。
优选地，所述发动机包括两个工作状态：
第一工作状态：外界气流通过进气道向脉动燃烧室吹入气流；启动脉动燃烧室上的脉动燃烧室火花塞，同时，脉动燃烧室燃料管开始输送燃料，控制燃料量从小到大缓慢调整，脉动燃烧室发生持续的脉动燃烧时，停止增大燃料量，外界气流停止；
第二工作状态：当脉动燃烧室运行到冲压发动机工作的临界状态时，停止向脉动燃烧室提供燃料，通过冲压燃烧室燃料管向冲压燃烧室输送燃料，完成冲压发动机的启动工作。
优选地，还包括头锥，所述头锥通过头锥固定筋与进气道连接。
优选地，所述进气道入口小、出口大。
优选地，所述单向阀包括阀片和有孔阀板，所述阀片通过螺母和螺钉固定在有孔阀板上。
优选地，所述脉动燃烧室燃料管钻有多孔，所述冲压燃烧室燃料管为环状，上面钻有多孔。
优选地，所述固定筋数量为3个，其厚度4-6mm，长度40-60mm，高度6-10mm，固定筋沿周向均匀分布，相邻两条固定筋夹角为120°。
优选地，所述火焰稳定器与喷管连接处为4个相邻呈90°排列的金属片。
优选地，所述头锥固定筋数量为3个，其厚度4-6mm，长度25-30mm，宽度10-15mm，所述头锥固定筋沿周向均匀分布，相邻两条所述头锥固定筋夹角为120°。
本发明的优点和有益效果在于：本技术方案中利用固定筋将带有单向阀的脉动燃烧室固定于冲压燃烧室内部，脉动燃烧室无主动压气机，与冲压发动机一样，具有结构简单、成本低的特点，同时解决了冲压发动机不能从静止启动的问题，相对传统的涡轮喷气冲压发动机更加廉价、简单，可广泛为无人飞行器提供高速、廉价的动力。
附图说明
图1为本发明一种带有脉动燃烧室的冲压发动机结构示意图；
图2为图1的主视图；
图中：1-脉动燃烧室11-脉动燃烧室燃料管12-脉动燃烧室火花塞13-单向阀131-阀片132-阀板14-固定筋；
2-冲压燃烧室21-冲压燃烧室燃料管22-冲压燃烧室火花塞23-火焰稳定器；
3-进气道4-喷管5-头锥6-头锥固定筋7-阀片固定螺母8-阀片固定螺栓。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1和图2所示，为本发明一种带有脉动燃烧室的冲压发动机结构示意图，一种带有脉动燃烧室的冲压发动机，包括脉动燃烧室1、环绕在脉动燃烧室1周围的冲压燃烧室2、分别与所述脉动燃烧室1和冲压燃烧室2前端连接的进气道3以及分别与脉动燃烧室1和冲压燃烧室2尾部连接的喷管4；
所述脉动燃烧室1包括脉动燃烧室燃料管11和脉动燃烧室火花塞12；所述脉动燃烧室燃料管11插入脉动燃烧室1内，脉动燃烧室火花塞12与脉动燃烧室1连接；
所述冲压燃烧室2包括冲压燃烧室燃料管21和冲压燃烧室火花塞22；所述冲压燃烧室燃料管21插入冲压燃烧室2内，所述冲压燃烧室火花塞22与冲压燃烧室2连接；
所述脉动燃烧室1还包括单向阀13，所述单向阀13通过固定筋14将脉动燃烧室1同轴固定于冲压燃烧室2内部；
所述冲压燃烧室2还包括钻有多孔的火焰稳定器23，所述火焰稳定器23一端与脉动燃烧室1外壁连接，另一端与喷管4连接，固定在冲压燃烧室2中。
当发动机静止时，冲压燃烧室2不能正常工作，此时只点燃有单向阀的脉动燃烧室1，由有单向阀的脉动燃烧室1提供推力，使发动机整体加速运动，当发动机运行速度达到冲压发动机正常工作的最低速度时，停止有单向阀的脉动燃烧室1的燃料供应，向冲压燃烧室2输送燃料，冲压燃烧室2发生冲压燃烧，提供推力，火焰稳定器是金属筒，其上钻有多孔，作用是使火焰稳定燃烧，防止熄火。
本实施例中，所述发动机包括两个工作状态：
第一工作状态：外界气流通过进气道3向脉动燃烧室1吹入气流；启动脉动燃烧室1上的脉动燃烧室火花塞12，同时，脉动燃烧室燃料管11开始输送燃料，控制燃料量从小到大缓慢调整，脉动燃烧室1发生持续的脉动燃烧时，停止增大燃料量，外界气流停止；
第二工作状态：当脉动燃烧室1运行到冲压发动机工作的临界状态时，停止向脉动燃烧室1提供燃料，通过冲压燃烧室燃料管21向冲压燃烧室2输送燃料，完成冲压发动机的启动工作。
本实施例中，还包括头锥5，所述头锥5通过头锥固定筋6与进气道3连接。
增加的头锥，能够使空气来流产生斜激波，斜激波后的空气将减速，增压，从而提高脉动燃烧室和冲压燃烧室新鲜空气的压力，使燃烧更为激烈。
本实施例中，所述进气道3入口小、出口大。
进气道结构特征入口小、出口大，能够使来流空气减速增压，提升脉动燃烧室和冲压燃烧室压力。
本实施例中，所述单向阀13包括阀片131和有孔阀板132，所述阀片131通过阀片固定螺母7和阀片固定螺栓8固定在有孔阀板132上。
本实施例中，所述脉动燃烧室燃料管11钻有多孔，所述冲压燃烧室燃料管21为环状，上面钻有多孔。
多孔的设计以及环状多孔设计的脉动燃烧室1和冲压燃烧室2，能够使燃料充分扩散，更好充分的燃烧。
本实施例中，所述固定筋14数量为3个，其厚度4mm，长度50mm，高度9.5mm，固定筋14沿周向均匀分布，相邻两条固定筋14夹角为120°。
均匀放置的固定筋14，能够均匀受力，保持脉动燃烧室1和冲压燃烧室2同轴。
本实施例中，所述火焰稳定器23与喷管4连接处为4个相邻呈90°排列的金属片。
金属片能够固定所述火焰稳定器23，同时也能够起到稳定火焰的作用。
本实施例中，所述头锥固定筋6数量为3个，其厚度2mm，长度29.25mm，宽度13.51mm，头锥固定筋6沿周向均匀分布，相邻两条头锥固定筋6夹角为120°。
本发明的工作原理：利用鼓风机向有单向阀的脉动燃烧室1的进气道3吹入气流；
启动有单向阀的脉动燃烧室1上的脉动燃烧室火花塞12；
通过脉动燃烧室燃料管11向有单向阀的脉动燃烧室1输送燃料，燃料量
从小到大缓慢调整，当有单向阀的脉动燃烧室1发生持续的脉动燃烧时，
停止增大燃料量，停止鼓风；
当脉动燃烧室1运行到冲压发动机工作的临界状态时，停止向有单向阀的脉动燃烧室1提供燃料，通过冲压燃烧室燃料管21向冲压燃烧室2输送燃料，完成冲压发动机的启动工作。
以上所述仅是本发明的优先实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种带有脉动燃烧室的冲压发动机，其特征在于：包括脉动燃烧室(1)、环绕在脉动燃烧室(1)周围的冲压燃烧室(2)、分别与所述脉动燃烧室(1)和冲压燃烧室(2)前端连接的进气道(3)以及分别与脉动燃烧室(1)和冲压燃烧室(2)尾部连接的喷管(4)；
所述脉动燃烧室(1)包括脉动燃烧室燃料管(11)和脉动燃烧室火花塞(12)；所述脉动燃烧室燃料管(11)插入脉动燃烧室(1)内，脉动燃烧室火花塞(12)与脉动燃烧室(1)连接；
所述冲压燃烧室(2)包括冲压燃烧室燃料管(21)和冲压燃烧室火花塞(22)；所述冲压燃烧室燃料管(21)插入冲压燃烧室(2)内，所述冲压燃烧室火花塞(22)与冲压燃烧室(2)连接；
所述脉动燃烧室(1)还包括单向阀(13)，所述单向阀(13)通过固定筋(14)将脉动燃烧室(1)同轴固定于冲压燃烧室(2)内部；
所述冲压燃烧室(2)还包括钻有多孔的火焰稳定器(23)，所述火焰稳定器(23)一端与脉动燃烧室(1)外壁连接，另一端与喷管(4)连接，固定在冲压燃烧室(2)中。
2.根据权利要求1所述的带有脉动燃烧室的冲压发动机，其特征在于：所述发动机包括两个工作状态：
第一工作状态：外界气流通过进气道(3)向脉动燃烧室(1)吹入气流；启动脉动燃烧室(1)上的脉动燃烧室火花塞(12)，同时，脉动燃烧室燃料管(11)开始输送燃料，控制燃料量从小到大缓慢调整，脉动燃烧室(1)发生持续的脉动燃烧时，停止增大燃料量，外界气流停止；
第二工作状态：当脉动燃烧室(1)运行到冲压发动机工作的临界状态时，停止向脉动燃烧室(1)提供燃料，通过冲压燃烧室燃料管(21)向冲压燃烧室(2)输送燃料，完成冲压发动机的启动工作。
3.根据权利要求1所述的带有脉动燃烧室的冲压发动机，其特征在于：还包括头锥(5)，所述头锥(5)通过头锥固定筋(6)与进气道(3)连接。
4.根据权利要求1所述的带有脉动燃烧室的冲压发动机，其特征在于：所述进气道(3)入口小、出口大。
5.根据权利要求1所述的带有脉动燃烧室的冲压发动机，其特征在于：所述单向阀(13)包括阀片(131)和有孔阀板(132)，所述阀片(131)通过阀片固定螺母(7)和阀片固定螺栓(8)固定在有孔阀板(132)上。
6.根据权利要求1所述的带有脉动燃烧室的冲压发动机，其特征在于：所述脉动燃烧室燃料管(11)钻有多孔，所述冲压燃烧室燃料管(21)为环状，上面钻有多孔。
7.根据权利要求1至6任意一项所述的带有脉动燃烧室的冲压发动机，其特征在于：所述固定筋(14)数量为3个，其厚度4-6mm，长度40-60mm，高度6-10mm，固定筋(14)沿周向均匀分布，相邻两条固定筋(14)夹角为120°。
8.根据权利要求1至6任意一项所述的带有脉动燃烧室的冲压发动机，其特征在于：所述火焰稳定器(23)与喷管(4)连接处为4个相邻呈90°排列的金属片。
9.根据权利要求3所述的带有脉动燃烧室的冲压发动机，其特征在于：
所述头锥固定筋(6)数量为3个，其厚度4-6mm，长度25-30mm，宽度10-15mm，所述头锥固定筋(6)沿周向均匀分布，相邻两条所述头锥固定筋(6)夹角为120°。
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