CN107476898A - 一种吸气式脉冲爆震发动机抑制燃气前传的结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种吸气式脉冲爆震发动机抑制燃气前传的结构，属于脉冲爆震发动机技术领域。由缓冲腔(2)、刺形肋片(3)、泄压道(4)、内涵道外壳(5)，以及外涵道外壳(6)组成。其中，缓冲腔(2)为内涵道外壳(5)与刺形肋片(3)围成的小腔；刺形肋片(3)在内涵道中，其根部与内涵道外壳(5)的内侧相连；泄压小孔(4)为连通内涵道与外涵道的通道；内涵道外壳(5)的中轴线、外涵道外壳(6)的中轴线与爆震燃烧室(1)的中轴线同轴。本发明能够在进气流阻较小的情况下，有效地抑制吸气式脉冲爆震发动机燃气和压力前传，同时降低其推力损失，进一步推动吸气式脉冲爆震发动机的工程应用。

Description

一种吸气式脉冲爆震发动机抑制燃气前传的结构
技术领域
本发明涉及脉冲爆震发动机技术领域，具体为一种吸气式脉冲爆震发动机抑制燃气前传的结构。
背景技术
采用爆震燃烧的发动机较常规等压燃烧发动机具有更低的熵增，将会成为未来发动机普遍采用的燃烧方式。脉冲爆震发动机(Pulse Detonation Engine,PDE) 是一种利用间歇式爆震燃烧产生高温高压燃气来产生周期性推力的新概念发动机。其单次循环包括：新鲜可燃混气的填充、点火及爆震波的形成、爆震波的传播以及已燃气体的排出四个主要过程。提高PDE工作频率是现在主要的研究内容，其关键是缩短新鲜可燃混气的填充过程与已燃气体的排出过程所消耗的时间。它有两种工作模态，火箭式与吸气式。火箭式PDE(Pulse Detonation Rocket Engine,PDRE)在工作时需自身携带氧化剂，而吸气式PDE(Air-breathing Pulse Detonation Engine,APDE)自身不携带氧化剂，工作时以从外界吸入空气中的氧为氧化剂。APDE较PDRE有更大的比冲，有着更为深远的潜在优势。
APDE在工作时，爆震燃烧过程中形成的高压将以压缩波的形式沿内通道向前传播，同时燃气也将前传。此过程将改变APDE进气道的流场结构，影响正常进气，并造成一定的推力损失。现有的抑制燃气前传的结构在抑制反压的同时具有较大流阻，增加了新鲜可燃混气的填充时间，不利于APDE进一步的工程应用。
发明内容
要解决的技术问题
为了克服APDE工作过程中燃气前传问题所带来的进气困难、推力损失以及现有抑制燃气前传的结构进气流阻大的缺点，本发明提出了一种吸气式脉冲爆震发动机抑制燃气前传的结构，布置于爆震燃烧室与进气道之间，能够在进气流阻较小的情况下，有效抑制燃气和压力前传，同时降低推力损失。
技术方案
本发明的技术方案为：
所述的一种吸气式脉冲爆震发动机抑制燃气前传的结构，由缓冲腔(2)、刺形肋片(3)、泄压道(4)、内涵道外壳(5)，以及外涵道外壳(6)组成，其特征在于：所述缓冲腔(2)为内涵道外壳(5)与刺形肋片(3)围成的小腔；所述刺形肋片(3)在内涵道中，其根部与内涵道外壳(5)的内侧相连；所述泄压道(4)为连通内涵道与外涵道的通道，其在内涵道外壳(5)内侧的开口位置位于刺形肋片(3)的根部且相对于进气道(7)来流方向的下游侧；所述内涵道外壳(5)的中轴线、外涵道外壳(6)的中轴线与爆震燃烧室(1)的中轴线同轴，构成内、外涵双通道；所述内、外涵双通道前端与进气道(7)相连，后端与爆震燃烧室(1)相连。
所述的一种吸气式脉冲爆震发动机抑制燃气前传的结构，其特征在于：所述刺形肋片(3)的顶端指向内涵道的下游且与内涵道外壳(5)的轴线的夹角小于90度。
所述的一种吸气式脉冲爆震发动机抑制燃气前传的结构，其特征在于：所述刺形肋片(3)的顶端与内涵道轴线的垂直距离和爆震燃烧室(1)的半径相等，即内涵道的中心通道截面积与爆震燃烧室(1)截面积相等。
所述的一种吸气式脉冲爆震发动机抑制燃气前传的结构，其特征在于：所述泄压道(4)为“U”型回转通道，且泄压方向与内涵道外壳(5)的轴线的夹角小于90度，指向外涵道的下游。
所述的一种吸气式脉冲爆震发动机抑制燃气前传的结构，其特征在于：所述缓冲腔(2)、刺形肋片(3)、泄压道(4)以及内涵道外壳(5)组成多级通道，通道的级数应与爆震燃烧室(1)的长度和直径相适应。
所述的一种吸气式脉冲爆震发动机抑制燃气前传的结构，其特征在于：所述多级通道的最后一级缓冲腔(2)与爆震燃烧室(1)连接时，收缩比应小于1。
有益效果
本发明的有益效果是，爆震波在爆震燃烧室(1)头部起始后，高温高压的燃气将沿内涵道前传，高压燃气前传至缓冲腔(2)后，靠近内涵道外壳(5) 壁面的燃气将膨胀降压，且随后通过泄压道(4)朝外涵道泄压，泄出的高压燃气将在泄压道(4)中反向并向外涵道下游排出，此过程将前传的压力转化为向后的推力，降低了推力损失；来流经过刺形肋片(3)时，流阻较低，可顺畅进气；前传燃气经过刺形肋片(3)时流阻较大，得到抑制。
附图说明
图1：本发明示意图
图2：本发明实施例示意图
其中，1-爆震燃烧室，2-缓冲腔，3-刺形肋片，4-泄压道，5-内涵道外壳， 6-外涵道外壳，7-进气道。
具体实施方式
下面结合具体实施例、附图描述本发明：
参见图1、图2，实施例中的抑制燃气前传的结构由爆震燃烧室(1)、缓冲腔(2)、刺形肋片(3)、泄压道(4)、内涵道外壳(5)、外涵道外壳(6)、进气道(7)组成。其中，缓冲腔(2)为内涵道外壳(5)与刺形肋片(3)围成的小腔；刺形肋片(3)在内涵道中，其根部与内涵道外壳(5)的内侧相连；泄压道(4)为连通内涵道与外涵道的通道，其在内涵道外壳(5)内侧的开口位置位于刺形肋片(3)的根部且相对于进气道(7)来流方向的下游侧；内涵道外壳(5)的轴线、外涵道外壳(6)的轴线与爆震燃烧室(1)的轴线同轴，构成内、外涵双通道；内、外涵双通道前端与进气道(7)相连，后端与爆震燃烧室(1)相连。
工作时，空气从进气道(7)进入，气流分两股分别流入内、外涵道。流入内涵道的空气将用于爆震燃烧室(1)的填充。填充就绪后起始爆震波，高温高压的燃气将沿内涵道前传。高压燃气前传至第一级缓冲腔(2)后，靠进内涵道外壳(5)壁面的燃气将膨胀降压，且随后通过泄压道(4)朝外涵道泄压。泄出的高压燃气将在泄压道(4)中反向并向外涵道下游排出，此过程将前传的压力转化为向后的推力，降低推力损失。靠进爆震燃烧室(1)中心轴线的高压燃气传向下一级缓冲腔(2)后重复上述过程。前传高压燃气逐级泄压，在前传过程中，从进气道(7)中流入的空气流量将有所减小，并主要通过外涵道向下游排出。当燃气停止前传后，新鲜空气便开始正常填充，开始进入下一工作循环。

Claims (6)

1.一种吸气式脉冲爆震发动机抑制燃气前传的结构，由缓冲腔(2)、刺形肋片(3)、泄压道(4)、内涵道外壳(5)，以及外涵道外壳(6)组成，其特征在于：所述缓冲腔(2)为内涵道外壳(5)与刺形肋片(3)围成的小腔；所述刺形肋片(3)在内涵道中，其根部与内涵道外壳(5)的内侧相连；所述泄压道(4)为连通内涵道与外涵道的通道，其在内涵道外壳(5)内侧的开口位置位于刺形肋片(3)的根部且相对于进气道(7)来流方向的下游侧；所述内涵道外壳(5)的轴线、外涵道外壳(6)的轴线与爆震燃烧室(1)的轴线同轴，构成内、外涵双通道；所述内、外涵双通道前端与进气道(7)相连，后端与爆震燃烧室(1)相连。
2.根据权利要求1所述的一种吸气式脉冲爆震发动机抑制燃气前传的结构，其特征在于：所述刺形肋片(3)的顶端指向内涵道的下游且与内涵道外壳(5)的轴线的夹角小于90度。
3.根据权利要求1所述的一种吸气式脉冲爆震发动机抑制燃气前传的结构，其特征在于：所述刺形肋片(3)的顶端与内涵道轴线的垂直距离和爆震燃烧室(1)的半径相等，即内涵道的中心通道截面积与爆震燃烧室(1)截面积相等。
4.根据权利要求1所述的一种吸气式脉冲爆震发动机抑制燃气前传的结构，其特征在于：所述泄压道(4)为“U”型回转通道，且泄压方向与内涵道外壳(5)的轴线的夹角小于90度，指向外涵道的下游。
5.根据权利要求1所述的一种吸气式脉冲爆震发动机抑制燃气前传的结构，其特征在于：所述缓冲腔(2)、刺形肋片(3)、泄压道(4)以及内涵道外壳(5)组成多级通道，通道的级数应与爆震燃烧室(1)的长度和直径相适应。
6.根据权利要求1所述的一种吸气式脉冲爆震发动机抑制燃气前传的结构，其特征在于：所述多级通道的最后一级缓冲腔(2)与爆震燃烧室(1)连接时，收缩比应小于1。
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