CN109184949A - 一种间接点火螺旋式脉冲爆震发动机的爆震管结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种间接点火螺旋式脉冲爆震发动机的爆震管结构，其通过在传统螺旋式爆震管上通过联焰管连接一个两端密封的直管称为副爆震管，该副爆震管密封，不对外输出功，在副爆震管中用少量能量点燃少量可燃混合物，通过联焰管将火焰能量传递到螺旋式爆震管，点燃螺旋式爆震管内可燃混物。由于副爆震管内燃烧产物压力温度很高，可加快爆震波的形成，在螺旋式爆震管的基础上进一步缩短爆震管轴向长度，增加发动机工作可靠性。此外由于喷油管喷射燃油是垂直于气流方向并且打到螺旋式爆震管的内壁上，所以这就有利于燃油的破碎雾化，从而大大提高了油气的混合程度，有利于燃油的充分燃烧。

Description

一种间接点火螺旋式脉冲爆震发动机的爆震管结构

技术领域

本发明属于脉冲爆震发动机领域，具体涉及一种利用爆震波产生推力输出轴功的间接点火螺旋式脉冲爆震发动机的爆震管结构。

背景技术

脉冲爆震发动机是一种基于爆震燃烧的新概念发动机。与常规发动机不同，它通过一个DDT过程，爆燃波加速到爆震，爆震波传播速度快，产生的峰值压升高，极短时间后爆震管中高温高压气体排出尾喷管而产生推力。其具有结构简单、尺寸小、适用范围宽、成本低等优点，推重比大等优点。脉冲爆震发动机有广阔的应用前景，可应用于各种亚声速、超声速以及高超声速飞行器。

传统的脉冲爆震发动机爆震管通常采用直圆管，点火方式多为弱火花点火方式，二者造成了爆震管在轴向方向长度过长。爆震管越长，可爆混气的填充时间就会越长，工作频率就会受到影响。现已有研究证明爆震波能够实现在螺旋管中传播，并且螺旋管式爆震管中由于离心力作用产生的径向、轴向和周向的二次流可以促进燃烧中热与质的交换、加速掺混，且能有效的缩短DDT距离。此外，在传统的爆震管中，空气的喷射方向和燃油的喷射方向一般是相同的，这样会造成油气的掺混效果不好，不利于在较短的距离中实现爆震波的形成。并且点火不太稳定，很难在每一个循环内都形成爆震。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提出一种间接点火螺旋式脉冲爆震发动机的爆震管结构设计方案，在螺旋式爆震管的基础上采用一种新型间接点火方式，用以解决DDT距离过长，发动机工作频率不高，效率低下的问题。

技术方案

本发明的目的在于提供一种间接点火螺旋式脉冲爆震发动机的爆震管结构。

本发明技术方案如下：

一种间接点火螺旋式脉冲爆震发动机的爆震管结构，包括螺旋式爆震管、两端密封的直管、联焰管、喷油管和火花塞。所述的螺旋式爆震管进口处以及末端处均有一段直管式结构，在末端直管式结构的上侧壁安装有喷油管，水平右侧壁安装联焰管，并通过联焰管与所述的两端密封的直管相连，联焰管之后的螺旋式爆震管内壁上有螺旋凹槽。所述的两端密封的直管后壁中心处装有喷油管，上侧壁装有火花塞。另外，螺旋式爆震管安装的喷油管的喷油方向与气流方向垂直，燃油喷射到气流中以及螺旋式爆震管内壁上，两端密封的直管安装的喷油管的喷油方向与联焰管中气流方向垂直。

本发明具有以下有益效果：

本发明设计的间接点火螺旋式脉冲爆震发动机的爆震管，其采用了一种间接点火方式，在两端密封的直管内通过火花塞点燃可燃混合物，由于该两端密封的直管整体容积较小且接近完全密封，因此可燃混合物近似进行等容反应，反应产生的高温高压产物通过联焰管传播到螺旋式爆震管中，点燃其中的可燃混合物。此点火方式通过点燃两端密封的直管内的可燃混合物，将火花塞的点火能量放大，由于点火能量增大，所以使得螺旋式爆震管内可燃混合物迅速点燃，并极大缩短了DDT距离，从而缩短发动机轴向长度，提高脉冲爆震发动机工作频率及效率。采用螺旋式爆震管为主体结构，与直管式爆震管相比大大减少了爆震管的轴向距离。由于螺旋式爆震管的喷油管喷射燃油是垂直于气流方向并且打到爆震管的内壁上，所以这就有利于燃油的破碎雾化，从而大大提高了油气的混合程度，有利于燃油的充分燃烧。爆震管内壁上的螺旋凹槽可以增大管内的湍流度，使流经的燃气在周向上发生旋转，继而缩短从爆燃到爆震的转变距离，增加了爆震管的可靠性。

附图说明

图1：本发明的爆震管整体结构示意图

图2：本发明的爆震管末端细节示意图

图中1、螺旋式爆震管，2、两端密封的直管，3、火花塞，4、竖直安装喷油管，5、水平安装喷油管，6、联焰管

具体实施方式

现结合附图对本发明作进一步描述：

结合图1和图2，本发明提出一种间接点火螺旋式脉冲爆震发动机的爆震管结构。

图1为爆震管整体结构示意图，图2为爆震管末端细节示意图，间接点火螺旋式脉冲爆震发动机的爆震管包括图1(1)螺旋爆震管、图1(2)两端密封的直管、图1(3)火花塞、图2(4)竖直安装喷油管、图2(5)水平安装喷油管和图2(6)联焰管。所述的间接点火螺旋式脉冲爆震发动机的爆震管是在图1(1)螺旋式爆震管的基础上再在末端直管部分由图2(6)联焰管水平连接一个长度小于直管长度，直径不大于图1(1)螺旋式爆震管的图1(2)一个两端密封的直管称为副爆震管，副爆震管侧管壁二分之一处安装图1(3)火花塞，后底面中心处安装图2(5)水平安装喷油管。图1(1)螺旋式爆震管末端直管部分侧壁轴向长度二分之一处安装图2(4)竖直安装喷油管。图1(1)螺旋式爆震管管壁在图2(6)联焰管之后的内壁上有螺旋凹槽，副爆震管内壁无螺旋凹槽。

所述的间接点火螺旋式脉冲爆震发动机的爆震管，其工作时，空气经由图1(1)螺旋爆震管进入，并通过图2(6)联焰管进入图1(2)两端密封的直管内，达到一定进气量与进气速度时，在两端密封的直管内通过图2(5)水平安装喷油管沿轴向喷入燃油，螺旋式爆震管内通过图2(4)竖直安装喷油管喷入燃油，由于图2(4)所示竖直安装喷油管喷油方向垂直于主气流方向并碰到螺旋式爆震管内壁上，燃油破碎雾化程度加强，有利于油气更好更快地掺混。油气充分混合后，图1(3)火花塞点燃图1(2)两端密封的直管内的可燃混合物，可燃混合物进行近似等容反应，产生的高温高压产物通过图2(6)联焰管传播到图1(1)螺旋式爆震管内以极高的能量点燃可燃混合物。图2(6)联焰管后图1(1)螺旋式爆震管内壁的螺旋凹槽以及极高的点火能量都大大加快了爆燃到爆震的转变，缩短了DDT距离，最终达到减小脉冲爆震发动机体积，提高其工作频率上限的目的，使发动机的效率得到提高。

Claims (3)

1.一种间接点火螺旋式脉冲爆震发动机的爆震管，包括螺旋式爆震管、两端密封的直管、喷油管、火花塞和联焰管，其特征在于所述的爆震管在基本螺旋式爆震管的基础上再在末端直管部分由联焰管水平连接一个长度小于直管长度，直径不大于螺旋式爆震管的一个两端密封的直管称为副爆震管，副爆震管侧管壁二分之一处安装火花塞，后底面中心处安装喷油管。螺旋式爆震管末端直管部分侧壁安装喷油管。

2.根据权利要求1所述的间接点火螺旋式脉冲爆震发动机的爆震管，其特征在于螺旋式爆震管所安装的喷油管的喷油方向与气流方向垂直，副爆震管通过联焰管供气，其底部喷油管的喷油方向与联焰管中供气方向垂直。

3.根据权利要求1所述的间接点火螺旋式脉冲爆震发动机的爆震管，其特征在于螺旋式爆震管管壁在联焰管之后的内壁上有螺旋凹槽，副爆震管内壁无螺旋凹槽。