CN115822812A - 脉冲爆震发动机多孔促爆主爆震室及促爆方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种脉冲爆震发动机多孔促爆主爆震室，包括主爆震室主体和爆震内腔、用于为爆震内腔内提供燃油的燃油通道和用于为爆震内腔内提供促燃氧化剂的氧化剂通道，及用于为燃油与氧化剂混合燃料点火的点火器及爆震室出口；在爆震室内腔中沿着所述主爆震室主体的轴向依次设置有DDT内腔段和孔介质内腔段；多对障碍阻块的轴向设置延伸长度即为所述的DDT内腔段；用于放置多孔介质的第一放置槽设置在所述的孔介质内腔段；本发明还提供了该主爆震室的促爆方法，本发明用障碍阻块和泡沫陶瓷的多孔介质配合，进一步加快DDT进程，实现快速、短距起爆，有效缩短DDT时间和DDT距离，减小了总压损失，提升脉冲爆震发动机的推进性能。

Description

脉冲爆震发动机多孔促爆主爆震室及促爆方法

技术领域

本发明涉及属于发动机技术领域，尤其涉及一种脉冲爆震发动机的爆震室结构及其促爆方法。

背景技术

脉冲爆震发动机(Pulse Detonation Engine，PDE)是一种基于爆震燃烧的新型动力装置，与常规燃气轮机相比，具有热力循环效率高、适用飞行马赫数宽Ma＝0～5、结构简单、使用和维护成本低等突出优势。

爆震波起爆是爆震发动机工作循环的重要过程之一，爆震波的触发可以通过直接起爆、激波聚焦起爆和缓燃向爆震转变等方式实现。直接触发是通过高能量的点火装置直接形成一股足够强度的爆震波；激波聚焦起爆是在特殊结构和来流条件下，通过激波聚焦作用产生局部高温高压中心来触发爆震波，类似于直接起爆；缓燃向爆震转变则是通过较低的能量点燃混合物形成缓燃波，缓燃波通过与周围环境相互作用加速，最终形成爆震波。但这几种起爆方式在一定程度上需要较长的DDT距离和DDT时间，DDT是指在较短的距离内爆燃转爆震(Deflagration Detonation Transition，DDT)，占用燃烧室流道空间以及具有较大的总压损失，直接影响脉冲爆震发动机的整体性能。

通过缓燃向爆震转捩的方式起爆爆震波通常需要较长的DDT时间和DDT距离，这将导致脉冲爆震发动机的频率受限、尺寸增大。爆震管中设置障碍阻块，如孔板、螺旋等虽然可以加快DDT过程，但是会对气体的流动产生很大的流阻，进而影响PDE的推力以及推进效率，进而严重影响脉冲爆震发动机的整体性能。

发明内容

本发明的目的在于避免现有技术的不足提供一种较低能量点火，但仍然能够实现快速、短距起爆，进而提升脉冲爆震发动机的推进性能的脉冲爆震发动机多孔促爆主爆震室及促爆方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种脉冲爆震发动机多孔促爆主爆震室，包括主爆震室主体和爆震内腔，在所述的主爆震室主体上设有用于为爆震内腔内提供燃油的燃油通道和用于为爆震内腔内提供促燃氧化剂的氧化剂通道，及用于为燃油与氧化剂混合燃料点火的点火器口；所述燃油通道、氧化剂通道和点火器口的出口均设置在爆震内腔内，爆震波由爆震室出口排出；

在爆震室内腔中沿着所述主爆震室主体的轴向依次设置有DDT内腔段和孔介质内腔段；在所述爆震内腔的周向内壁面上设有至少一对用于增大火焰湍流度的障碍阻块，且在爆震内腔的轴向延伸方向上依次均匀设置有多对所述的障碍阻块，多对障碍阻块的轴向设置延伸长度即为所述的DDT内腔段；在所述爆震内腔周向内壁面上设有用于放置多孔介质的第一放置槽，所述的多孔介质用于在爆震内腔中增加火焰的局部压力和温度，产生局部热点并促进触发局部爆震，所述第一放置槽的轴向延伸设置长度即为所述的孔介质内腔段，第一放置槽的径向深度与爆震内腔径向高度的比值为0.25-0.3。

进一步的，所述的爆震内腔为一个长方体内腔，爆震内腔具有内腔上壁面、内腔下壁面及一对内腔侧壁面，且爆震内腔的剖面为长方形或正方形；

所述的障碍阻块成对设置在所述的内腔上壁面和内腔下壁面上；所述的第一放置槽延所述主爆震室主体轴向延伸设置在所述内腔下壁面上。

进一步的，在所述的DDT内腔段的障碍阻块之间的爆震内腔周向内壁面上设有用于放置多孔介质的第二放置槽，所述的障碍物阻块使多孔介质在DDT内腔段内形成多段连续促爆介质，且第二放置槽的径向深度与爆震内腔径向高度的比值为0.25-0.3。

进一步的，所述多孔介质为泡沫陶瓷多孔介质或多孔铜或多孔铁或多孔不锈钢，且多孔介质的孔径大小为10-40ppi。

进一步的，所述的障碍阻块为方形障碍阻块，一对障碍阻块形成的阻塞比为0.4-0.6。

进一步的，所述的主爆震室主体是由相对设置的爆震室上壁面、爆震室下壁面和相对设置的两个爆震室侧壁面及相对设置的爆震室前端面、爆震室后端面组成的长方壳体，所述爆震室出口连通爆震内腔设置在所述的爆震室后端面上；整个主爆震室主体的长度至少为530mm；

所述的燃油通道、氧化剂通道及点火器口在所述的主爆震室主体上分别至少设有一个，且设置在所述爆震室前端面上或靠近爆震室前端面的爆震室上壁面或爆震室下壁面或爆震室侧壁面上。

进一步的，所述的氧化剂通道和燃油通道均通过设在所述爆震室前端面的通孔与爆震内腔相连通，且氧化剂通道和燃油通道均为主爆震室主体上的法向通孔，用于提高混合效果；所述的点火器口设置在靠近所述爆震室前端面的爆震室上壁面上。

本发明还提供所述脉冲爆震发动机多孔促爆主爆震室的促爆方法，该方法具体为：

通过所述氧化剂通道向主爆震室内供入氧化剂，采用燃油喷嘴通过燃油通道向主爆震室喷注燃料，燃油喷雾与氧化剂在爆震内腔的爆震室前端面进入并向爆震内腔的下游填充，待燃油喷雾与氧化剂的混合燃气填充整个爆震内腔后，且所述的混合燃气当量比为0.4～1时，停止燃油与氧化剂的供给；

待混合燃气在爆震内腔内预混好后，采用火花塞通过点火器口放电点火，在点火初期的燃烧火焰尚未触碰到爆震内腔的壁面时，燃烧火焰向四周缓慢发展，燃烧火焰面不规则，有褶皱出现，燃烧火焰发展至所述DDT内腔段时，一对所述的障碍阻块使燃烧火焰面拉扯变形，燃烧火焰表面积增加，同时一对障碍阻块后方的未燃混气被迅速燃尽，使燃烧强度增大，而使一对障碍阻块后上方存在较强的湍流，进而继续向下一对障碍阻块的前方延展；燃烧火焰经过DDT内腔段并未起爆；

火焰继续向爆震内腔的下游传播，向前传播的火焰传播至第一放置槽81中的多孔介质时，由于第一放置槽内放置有多孔介质，在多孔介质内部，复杂的多孔结构会导致燃烧火焰起皱，在进一步激波的压缩效应下，在多孔介质的附近会形成预热区并出现自点火，燃烧火焰裙的传播位置在中心火焰的前方，火焰面逐渐呈凹陷的状态，火焰裙在继续向下游传播的同时还会向爆震内腔的中心膨胀，导致中心附近的燃烧火焰锋面变得更加褶皱，在激波与火焰裙的相互作用下，所述的多孔介质表面出现至少一个微小的爆炸热点，在多孔介质附近的反应区释热率更大，局部压力和温度迅速升高，随着爆炸热点的迅速扩张并转化成了球形爆震，进而的球形爆震波逐渐占满整个流道，发展成呈平面向前传播的爆震波。

进一步，通过所述氧化剂通道向主爆震室内供入氧化剂，采用燃油喷嘴通过燃油通道向主爆震室喷注燃料，燃油喷雾与氧化剂在爆震内腔的爆震室前端面进入并向爆震内腔的下游填充，待燃油喷雾与氧化剂的混合燃气填充整个爆震内腔后，且所述的混合燃气当量比为0.4～1时，停止燃油与氧化剂的供给；

待混合燃气在爆震内腔内预混好后，采用火花塞通过点火器口放电点火，在点火初期的燃烧火焰尚未触碰到爆震内腔的壁面时，燃烧火焰向四周缓慢发展，燃烧火焰面不规则，有褶皱出现，燃烧火焰发展至所述DDT内腔段时，一对所述的障碍阻块使燃烧火焰面拉扯变形，燃烧火焰表面积增加，同时一对障碍阻块后方的未燃混气被迅速燃尽，使燃烧强度增大，而使一对障碍阻块后上方存在较强的湍流，进而继续向下一对障碍阻块的前方延展，同时，燃烧火焰经过一对障碍阻块之间的第二放置槽内的多孔介质，燃烧火焰提前在所述多段连续促爆介质影响下，使DDT内腔段的腔内的燃烧火焰起皱，在进一步激波的压缩效应下，多段连续促爆介质的至少一个多孔介质附近形成预热区并出现自点火，燃烧火焰裙的传播位置在中心火焰的前方，火焰面逐渐呈凹陷的状态，火焰裙在继续向下游传播的同时还会向爆震内腔的中心膨胀，导致中心附近的燃烧火焰锋面变得更加褶皱，在激波与火焰裙的相互作用下，在第二放置槽或第一放置槽内的多孔介质表面出现至少一个微小的爆炸热点，在多孔介质附近的反应区释热率更大，局部压力和温度迅速升高，随着爆炸热点的迅速扩张并转化成了球形爆震，进而球形爆震波逐渐占满整个流道，发展成呈平面向前传播的爆震波，实现了爆震室的提前促爆。

进一步的，所述的燃料为C₂H₄或CH₃或C₃H₈，所述的氧化剂为O₂或40-50％的富养空气。

本发明的有益效果是：进一步加快DDT进程，实现快速、短距起爆，本发明采用较低能量点火，通过障碍阻块与多孔介质的结合实现固体扰流、多孔加速等促爆机制，多孔介质由骨架颗粒和孔隙组成，即宏观上连续(微观上随机)分布着孔隙空间的固体物质，所以在燃烧中，采用泡沫陶瓷的多孔介质，利用其孔隙率大，渗透性好，压力损失小，多孔介质燃烧与自由燃烧相比，具有燃烧速率高、燃烧稳定性好、负荷调节范围大、积热强度大、燃烧器体积小、燃气适应性好、燃烧极限宽、可燃用热值很低的燃气等优点，固相温度能较快的均匀以及提高燃烧速度的特点，有效缩短DDT时间和DDT距离，减小了总压损失，提升脉冲爆震发动机的推进性能。

附图说明

图1为本发明实施例1的轴向剖视图；

图2为本发明实施例1的半剖轴测图；

图3为本发明实施例2的轴向剖视图；

图4为本发明实施例2的半剖轴测图；

图5：本发明经过扫面电子显微镜下的多孔介质结构图；

图6：为本发明方法当量比为1.0时，多孔介质段不同管壁条件下部分时刻的火焰图像。

图7：为本发明方法当量比为0.6时，多孔介质段不同管壁条件下部分时刻的火焰图像。

图中，1～氧化剂通道、2～燃油通道、3～点火器口、4～爆震室主体、41～爆震室上壁面、42～爆震室下壁面、43～爆震室侧壁面、44～爆震室前端面、45～爆震室后端面、46～通孔、5～爆震内腔、51～内腔上壁面、52～内腔下壁面、53～内腔侧壁面、6～爆震室出口、7～多孔介质、8～孔介质内腔段、81～第一放置槽、82～第二放置槽、83～多孔介质段侧壁面、9～DDT内腔段、10～障碍阻块。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

结合国内外的研究现状和起爆以及促爆设计方案，针对现有脉冲爆震发动机中较长的DDT时间和DDT距离，这将导致脉冲爆震发动机的频率受限、尺寸增大，进而严重影响脉冲爆震发动机的整体性能的问题，从而提出一种利用多孔介质为促爆结构，有效缩短DDT时间和DDT距离，减小总压损失，

具体的，本发明提供的主爆震室需要实现以下几点要求：

1)主爆震室中障碍阻块10和多孔介质7配合，相对传统障碍阻挡物对火焰加速更为明显，可在短距离内迅速加快火焰速度，实现快速起爆；

2)主爆震室具有不占用燃烧室流道空间的优势。

3)主爆震室具有可减小传统障碍阻块占用流道空间的优势。

为了实现该目的，本发明提供一下具体实施方式：

实施例1：如图1、图2所示，一种脉冲爆震发动机多孔促爆主爆震室，包括主爆震室主体4和爆震内腔5，爆震内腔5为一个长方体内腔，爆震内腔5具有内腔上壁面51、内腔下壁面52及一对内腔侧壁面53，且爆震内腔5的剖面为正方形；

在主爆震室主体4上设有用于为爆震内腔5内提供燃油的燃油通道2和用于为爆震内腔5内提供促燃氧化剂的氧化剂通道1，及用于为燃油与氧化剂混合燃料点火的点火器口3；燃油通道2、氧化剂通道1和点火器口3的出口均设置在爆震内腔5内，爆震波由爆震室出口6排出；

在爆震室内腔5中沿着主爆震室主体4的轴向依次设置有DDT内腔段9和孔介质内腔段8；在爆震内腔5的周向内壁面上设有至少一对用于增大火焰湍流度的障碍阻块10，且在爆震内腔5的轴向延伸方向上依次均匀设置有多对障碍阻块10，图1中，障碍阻块10成对设置在内腔上壁面51和内腔下壁面52上；第一放置槽81延主爆震室主体4轴向延伸设置在内腔下壁面52上，多对障碍阻块10的轴向设置延伸长度即为DDT内腔段9，障碍阻块10为方形障碍阻块，一对障碍阻块10形成的阻塞比为0.4-0.6；

在爆震内腔5周向内壁面上设有用于放置多孔介质7的第一放置槽81，多孔介质7用于在爆震内腔5中增加火焰的局部压力和温度，产生局部热点并促进触发局部爆震，多孔介质7为泡沫陶瓷多孔介质或多孔铜或多孔铁或多孔不锈钢，且多孔介质7的孔径大小为10-40ppi，第一放置槽81的轴向延伸设置长度即为孔介质内腔段8，第一放置槽81的径向深度与爆震内腔5径向高度的比值为0.25-0.3。

主爆震室主体4是由相对设置的爆震室上壁面41、爆震室下壁面42和相对设置的两个爆震室侧壁面43及相对设置的爆震室前端面44、爆震室后端面45组成的长方壳体，爆震室出口6连通爆震内腔5设置在爆震室后端面45上；整个主爆震室主体4的长度至少为530mm；

燃油通道2、氧化剂通道1及点火器口3在主爆震室主体4上分别设有一个，且设置在爆震室前端面44上或靠近爆震室前端面44的爆震室上壁面41或爆震室下壁面42或爆震室侧壁面43上。氧化剂通道1和燃油通道2均通过设在爆震室前端面44的通孔46与爆震内腔5相连通，且氧化剂通道1和燃油通道2均为主爆震室主体4上的法向通孔，用于提高混合效果；点火器口3设置在靠近爆震室前端面44的爆震室上壁面41上。

实施例2：如图3、图4所示，与实施例1相同，不同的是在DDT内腔段9的障碍阻块10之间的爆震内腔5周向内壁面上设有用于放置多孔介质7的第二放置槽82，障碍物阻块10使多孔介质7在DDT内腔段9内形成多段连续促爆介质，且第二放置槽82的径向深度与爆震内腔5径向高度的比值为0.25-0.3。

实施例3：与实施例1相同，不同的是：在爆震室内腔5中沿着所述主爆震室主体4的轴向依次设置有DDT内腔段9和孔介质内腔段8；在所述爆震内腔5的周向内壁面上设有至少一对用于增大火焰湍流度的障碍阻块10，且在爆震内腔5的轴向延伸方向上依次均匀设置有多对所述的障碍阻块10，多对障碍阻块10的轴向设置延伸长度即为所述的DDT内腔段9；在所述爆震内腔5周向内壁面上设有用于放置多孔介质7的第一放置槽81，所述的多孔介质7用于在爆震内腔5中增加火焰的局部压力和温度，产生局部热点并促进触发局部爆震，所述第一放置槽81的轴向延伸设置长度即为所述的孔介质内腔段8。

本发明提供的爆震内腔5可以是圆柱状，剖面为圆形的内腔结构，最终达到的效果与实施例1和2完全相同。

实施例4：如图6、图7所示，本发明还提供实施例1中脉冲爆震发动机多孔促爆主爆震室的促爆方法，该方法具体为：

通过氧化剂通道1向主爆震室内供入氧化剂，采用燃油喷嘴通过燃油通道2向主爆震室喷注燃料，燃油喷雾与氧化剂在爆震内腔5的爆震室前端面44进入并向爆震内腔5的下游填充，待燃油喷雾与氧化剂的混合燃气填充整个爆震内腔5后，且混合燃气当量比为0.4～1时，停止燃油与氧化剂的供给；燃料为C₂H₄或CH₃或C₃H₈，氧化剂为O₂或40-50％的富养空气。

待混合燃气在爆震内腔5内预混好后，采用火花塞通过点火器口3放电点火，在点火初期的燃烧火焰尚未触碰到爆震内腔5的壁面时，燃烧火焰向四周缓慢发展，燃烧火焰面不规则，有褶皱出现，燃烧火焰发展至DDT内腔段9时，一对障碍阻块10使燃烧火焰面拉扯变形，燃烧火焰表面积增加，同时一对障碍阻块10后方的未燃混气被迅速燃尽，使燃烧强度增大，而使一对障碍阻块10后上方存在较强的湍流，进而继续向下一对障碍阻块10的前方延展；燃烧火焰经过DDT内腔段9并未起爆；

火焰继续向爆震内腔5的下游传播，向前传播的火焰传播至第一放置槽81中的多孔介质7时，由于第一放置槽81内放置有多孔介质7，在多孔介质7内部，复杂的多孔结构会导致燃烧火焰起皱，在进一步激波的压缩效应下，在多孔介质7的附近会形成预热区并出现自点火，燃烧火焰裙的传播位置在中心火焰的前方，火焰面逐渐呈凹陷的状态，火焰裙在继续向下游传播的同时还会向爆震内腔5的中心膨胀，导致中心附近的燃烧火焰锋面变得更加褶皱，在激波与火焰裙的相互作用下，多孔介质7表面出现至少一个微小的爆炸热点，在多孔介质7附近的反应区释热率更大，局部压力和温度迅速升高，随着爆炸热点的迅速扩张并转化成了球形爆震，进而的球形爆震波逐渐占满整个流道，发展成呈平面向前传播的爆震波。

为更好地说明本发明方法中所提到的一种脉冲爆震多孔促爆方法的技术效果，在此提供部分具体实例：

实例1：如图6所示，主爆震室预先填充的可燃混气为化学恰当比的C₂H₄/Air，DDT内腔段每对方形障碍阻块(10)均可拆换，一对方形障碍阻块(10)产生的阻塞比为0.4，多孔介质内腔段布置孔径为30ppi、40ppi的多孔铜；图中4、5中由于只在爆震内腔5内腔下壁面52的第一放置槽81中放置了多孔介质7，所以出现单壁面反射起爆的现象，内腔下壁面52先于内腔上壁面51形成爆震波。

图6为燃油浓度当量比为1.0时光滑管以及多孔段填放不同ppi的多孔介质7下的燃烧火焰发展形态图，由于拍摄得到的自发光图像无法清晰的体现方形障碍阻块(10)和孔介质内腔段，故在图中，刻度线上的每个黑色方块和黑色长方块即代表DDT内腔段中多对方形障碍阻块(10)和孔介质内腔段在主爆震室中所在的位置，无黑色长方块即代表此工况中孔介质内腔段为光滑；右侧图注为从点火时刻起开始计算的时间，取爆震管整体长度为530mm进行分析：

图6(a)中孔介质内腔段为光滑管，图6(b)～(c)中多孔介质7的孔径分别为30ppi、40ppi。由于三种工况在DDT内腔段就已经起爆，三种工况下的燃烧火焰形态与火焰传播速度的变化规律基本相同，点火能量给出后管中预填充的可燃混气被点燃，燃烧火焰由点火中心向四周发展，沿横向发展到爆震内腔5壁面后继续向爆震内腔5下游传播，燃烧火焰锋面逐渐由指尖形变得扁平，并且表面存在褶皱。对比三个工况下的燃烧火焰图像可知，无论孔介质内腔段是否放置多孔介质7，都不会对爆震波整体产生明显的影响，但放置了多孔介质7后，孔径为30ppi会降低爆震内腔5的内腔下壁面52的燃烧火焰速度，表现为火焰形状有一定程度的凹陷(图6(b)1156μs)，这是因为爆震波在多孔介质内腔段内传播时，由于多孔介质7对横波的衰减作用，爆震波三波点结构遭到破坏，爆震波的衰减作用一般是由壁面向爆震内腔5中部发展，待爆震波经过多孔介质7区域，燃烧火焰面又会恢复扁平状(图6(b)1213μs)。

图6(c)较图6(b)有所不同的是，多孔介质内腔段的第一放置槽(81)中多孔介质为较小孔径的40ppi，其火焰发展与图6(b)类似，但内腔下壁面52火焰速度降低的位置相对靠前(图6(c)1145μs)，这也就说明在此当量比下，40ppi孔径的多孔介质对火焰的减速效果更为明显。

实例2：如图7所示，图7为燃料浓度当量比为0.6时光滑管以及多孔段填放不同ppi的多孔介质下的火焰发展形态图。图中，刻度线上的每个黑色方块和黑色长方块分别代表DDT内腔段中方形障碍阻块51和孔介质内腔段在主爆震室中所在的位置，无黑色长方块即代表此工况中孔介质内腔段为光滑。由于当量比的降低，四种工况在DDT内腔段都未起爆，但在燃烧火焰发展前期四种工况下的火焰形态与火焰传播速度的变化规律基本相同。

图7(a)为没有多孔介质内腔段的光滑管，由于处于过曝的状态，后面几帧图像看起来非常明亮，但是并没有产生爆震(2072-2145μs)，从图中可以看到，点火后火焰经历了一段时间的加速过程。由于当量比较低，DDT内腔段的障碍阻块数量有限，火焰与湍流及激波的相互作用有限，火焰在有限的管长内并没有发展成为爆震波。

图7(b)火焰经过DDT内腔段并未成功起爆，在经过最后一个方形障碍阻块51，火焰面呈指尖形，锋面为凸出来的圆弧形状(图7(b)1611-1645μs)。火焰继续向前传播，向前传播的火焰传播至放置槽8中的多孔介质7时，由于(b)图中放置的是孔径为30ppi较大孔径的多孔介质，在多孔介质内部，复杂的多孔结构会导致火焰起皱，在进一步激波的压缩效应下，在多孔介质约1/3的附近会形成预热区并出现自点火(图7(b)1679μs)，火焰裙的传播位置在中心火焰的前方，火焰面逐渐呈凹陷的状态(图7(b)1718μs)，火焰裙在向下游传播的同时还会向爆震室的中心膨胀，导致中心附近的火焰锋面变得更加褶皱，在激波与火焰裙的相互作用下，多孔介质表面出现了一个微小的爆炸中心(图7(b)1735μs)，在多孔介质附近的反应区释热率更大，局部压力和温度迅速升高，随着热点的迅速扩张并转化成了球形爆震，由于只在爆震内腔5的内腔下壁面52的放置槽81中放置了多孔介质7，所以出现单壁面反射起爆的现象，下内腔下壁面52先于内腔上壁面51形成爆震波，随着时间的演变，球形爆震波逐渐占满整个流道，发展成呈平面向前传播的爆震波。

图7(c)较图7(b)有所不同的是，多孔介质内腔段的第一放置槽(81)中多孔介质为较小孔径的40ppi，其火焰发展与图7(b)类似，但它产生热点(1842μs)以及起爆的位置(1931μs)都相对靠后，这也就说明在此当量比下，40ppi孔径的多孔介质对火焰的加速效果有限。

综上，针对本发明方法中所提出的促爆方法，通过合理地选择该方法中多孔介质7的孔径，能够取得较为优越的起爆性能。但如果多孔介质的孔径选择不合适，则无法必然生成爆震波。

实施例5：本发明还提供实施例2中脉冲爆震发动机多孔促爆主爆震室的促爆方法，该方法具体为：

通过氧化剂通道1向主爆震室内供入氧化剂，采用燃油喷嘴通过燃油通道2向主爆震室喷注燃料，燃油喷雾与氧化剂在爆震内腔5的爆震室前端面44进入并向爆震内腔5的下游填充，待燃油喷雾与氧化剂的混合燃气填充整个爆震内腔5后，且混合燃气当量比为0.4～1时，停止燃油与氧化剂的供给；燃料为C₂H₄或CH₃或C₃H₈，氧化剂为O₂或40-50％的富养空气。

待混合燃气在爆震内腔5内预混好后，采用火花塞通过点火器口3放电点火，在点火初期的燃烧火焰尚未触碰到爆震内腔5的壁面时，燃烧火焰向四周缓慢发展，燃烧火焰面不规则，有褶皱出现，燃烧火焰发展至DDT内腔段9时，一对障碍阻块10使燃烧火焰面拉扯变形，燃烧火焰表面积增加，同时一对障碍阻块10后方的未燃混气被迅速燃尽，使燃烧强度增大，而使一对障碍阻块10后上方存在较强的湍流，进而继续向下一对障碍阻块10的前方延展，同时，燃烧火焰经过一对障碍阻块10之间的第二放置槽82内的多孔介质7，燃烧火焰提前在多段连续促爆介质影响下，使DDT内腔段9的腔内的燃烧火焰起皱，在进一步激波的压缩效应下，多段连续促爆介质的至少一个多孔介质7附近形成预热区并出现自点火，燃烧火焰裙的传播位置在中心火焰的前方，火焰面逐渐呈凹陷的状态，火焰裙在继续向下游传播的同时还会向爆震内腔5的中心膨胀，导致中心附近的燃烧火焰锋面变得更加褶皱，在激波与火焰裙的相互作用下，在第二放置槽82或第一放置槽81内的多孔介质7表面出现至少一个微小的爆炸热点，在多孔介质7附近的反应区释热率更大，局部压力和温度迅速升高，随着爆炸热点的迅速扩张并转化成了球形爆震，进而球形爆震波逐渐占满整个流道，发展成呈平面向前传播的爆震波，实现了爆震室的提前促爆。

综上所述，本发明提出一种脉冲爆震起爆方法，采用较低能量点火，通过障碍阻块与多孔介质的结合实现固体扰流、多孔加速等促爆机制和方法的有机结合，能够有效缩短DDT时间和DDT距离，减小总压损失，提升脉冲爆震发动机的推进性能。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种脉冲爆震发动机多孔促爆主爆震室，其特征在于，包括主爆震室主体(4)和爆震内腔(5)，在所述的主爆震室主体(4)上设有用于为爆震内腔(5)内提供燃油的燃油通道(2)和用于为爆震内腔(5)内提供促燃氧化剂的氧化剂通道(1)，及用于为燃油与氧化剂混合燃料点火的点火器口(3)；所述燃油通道(2)、氧化剂通道(1)和点火器口(3)的出口均设置在爆震内腔(5)内，爆震波由爆震室出口(6)排出；

在爆震室内腔(5)中沿着所述主爆震室主体(4)的轴向依次设置有DDT内腔段(9)和孔介质内腔段(8)；在所述爆震内腔(5)的周向内壁面上设有至少一对用于增大火焰湍流度的障碍阻块(10)，且在爆震内腔(5)的轴向延伸方向上依次均匀设置有多对所述的障碍阻块(10)，多对障碍阻块(10)的轴向设置延伸长度即为所述的DDT内腔段(9)；在所述爆震内腔(5)周向内壁面上设有用于放置多孔介质(7)的第一放置槽(81)，所述的多孔介质(7)用于在爆震内腔(5)中增加火焰的局部压力和温度，产生局部热点并促进触发局部爆震，所述第一放置槽(81)的轴向延伸设置长度即为所述的孔介质内腔段(8)，第一放置槽(81)的径向深度与爆震内腔(5)径向高度的比值为0.25-0.3。

2.如权利要求1所述的脉冲爆震发动机多孔促爆主爆震室，其特征在于，所述的爆震内腔(5)为一个长方体内腔，爆震内腔(5)具有内腔上壁面(51)、内腔下壁面(52)及一对内腔侧壁面(53)，且爆震内腔(5)的剖面为长方形或正方形；

所述的障碍阻块(10)成对设置在所述的内腔上壁面(51)和内腔下壁面(52)上；所述的第一放置槽(81)延所述主爆震室主体(4)轴向延伸设置在所述内腔下壁面(52)上。

3.如权利要求1所述的脉冲爆震发动机多孔促爆主爆震室，其特征在于，在所述的DDT内腔段(9)的障碍阻块(10)之间的爆震内腔(5)周向内壁面上设有用于放置多孔介质(7)的第二放置槽(82)，所述的障碍物阻块(10)使多孔介质(7)在DDT内腔段(9)内形成多段连续促爆介质，且第二放置槽(82)的径向深度与爆震内腔(5)径向高度的比值为0.25-0.3。

4.如权利要求1所述的脉冲爆震发动机多孔促爆主爆震室，其特征在于，所述多孔介质(7)为泡沫陶瓷多孔介质或多孔铜或多孔铁或多孔不锈钢，且多孔介质(7)的孔径大小为10-40ppi。

5.如权利要求1所述的脉冲爆震发动机多孔促爆主爆震室，其特征在于，所述的障碍阻块(10)为方形障碍阻块，一对障碍阻块(10)形成的阻塞比为0.4-0.6。

6.如权利要求1-5任一所述的脉冲爆震发动机多孔促爆主爆震室，其特征在于，所述的主爆震室主体(4)是由相对设置的爆震室上壁面(41)、爆震室下壁面(42)和相对设置的两个爆震室侧壁面(43)及相对设置的爆震室前端面(44)、爆震室后端面(45)组成的长方壳体，所述爆震室出口(6)连通爆震内腔(5)设置在所述的爆震室后端面(45)上；整个主爆震室主体(4)的长度至少为530mm；

所述的燃油通道(2)、氧化剂通道(1)及点火器口(3)在所述的主爆震室主体(4)上分别至少设有一个，且设置在所述爆震室前端面(44)上或靠近爆震室前端面(44)的爆震室上壁面(41)或爆震室下壁面(42)或爆震室侧壁面(43)上。

7.如权利要求6所述的脉冲爆震发动机多孔促爆主爆震室，其特征在于，所述的氧化剂通道(1)和燃油通道(2)均通过设在所述爆震室前端面(44)的通孔(46)与爆震内腔(5)相连通，且氧化剂通道(1)和燃油通道(2)均为主爆震室主体(4)上的法向通孔，用于提高混合效果；所述的点火器口(3)设置在靠近所述爆震室前端面(44)的爆震室上壁面(41)上。

8.如权利要求1-2、4-7任一所述的脉冲爆震发动机多孔促爆主爆震室的促爆方法，其特征在于，

通过所述氧化剂通道(1)向主爆震室内供入氧化剂，采用燃油喷嘴通过燃油通道(2)向主爆震室喷注燃料，燃油喷雾与氧化剂在爆震内腔(5)的爆震室前端面(44)进入并向爆震内腔(5)的下游填充，待燃油喷雾与氧化剂的混合燃气填充整个爆震内腔(5)后，且所述的混合燃气当量比为0.4～1时，停止燃油与氧化剂的供给；

待混合燃气在爆震内腔(5)内预混好后，采用火花塞通过点火器口(3)放电点火，在点火初期的燃烧火焰尚未触碰到爆震内腔(5)的壁面时，燃烧火焰向四周缓慢发展，燃烧火焰面不规则，有褶皱出现，燃烧火焰发展至所述DDT内腔段(9)时，一对所述的障碍阻块(10)使燃烧火焰面拉扯变形，燃烧火焰表面积增加，同时一对障碍阻块(10)后方的未燃混气被迅速燃尽，使燃烧强度增大，而使一对障碍阻块(10)后上方存在较强的湍流，进而继续向下一对障碍阻块(10)的前方延展；燃烧火焰经过DDT内腔段(9)并未起爆；

火焰继续向爆震内腔(5)的下游传播，向前传播的火焰传播至第一放置槽(81)中的多孔介质7时，由于第一放置槽(81)内放置有多孔介质(7)，在多孔介质(7)内部，复杂的多孔结构会导致燃烧火焰起皱，在进一步激波的压缩效应下，在多孔介质(7)的附近会形成预热区并出现自点火，燃烧火焰裙的传播位置在中心火焰的前方，火焰面逐渐呈凹陷的状态，火焰裙在继续向下游传播的同时还会向爆震内腔(5)的中心膨胀，导致中心附近的燃烧火焰锋面变得更加褶皱，在激波与火焰裙的相互作用下，所述的多孔介质(7)表面出现至少一个微小的爆炸热点，在多孔介质(7)附近的反应区释热率更大，局部压力和温度迅速升高，随着爆炸热点的迅速扩张并转化成了球形爆震，进而的球形爆震波逐渐占满整个流道，发展成呈平面向前传播的爆震波。

9.如权利要求3-7任一所述的脉冲爆震发动机多孔促爆主爆震室的促爆方法，其特征在于，

通过所述氧化剂通道(1)向主爆震室内供入氧化剂，采用燃油喷嘴通过燃油通道(2)向主爆震室喷注燃料，燃油喷雾与氧化剂在爆震内腔(5)的爆震室前端面(44)进入并向爆震内腔(5)的下游填充，待燃油喷雾与氧化剂的混合燃气填充整个爆震内腔(5)后，且所述的混合燃气当量比为0.4～1时，停止燃油与氧化剂的供给；

待混合燃气在爆震内腔(5)内预混好后，采用火花塞通过点火器口(3)放电点火，在点火初期的燃烧火焰尚未触碰到爆震内腔(5)的壁面时，燃烧火焰向四周缓慢发展，燃烧火焰面不规则，有褶皱出现，燃烧火焰发展至所述DDT内腔段(9)时，一对所述的障碍阻块(10)使燃烧火焰面拉扯变形，燃烧火焰表面积增加，同时一对障碍阻块(10)后方的未燃混气被迅速燃尽，使燃烧强度增大，而使一对障碍阻块(10)后上方存在较强的湍流，进而继续向下一对障碍阻块(10)的前方延展，同时，燃烧火焰经过一对障碍阻块(10)之间的第二放置槽(82)内的多孔介质(7)，燃烧火焰提前在所述多段连续促爆介质影响下，使DDT内腔段(9)的腔内的燃烧火焰起皱，在进一步激波的压缩效应下，多段连续促爆介质的至少一个多孔介质(7)附近形成预热区并出现自点火，燃烧火焰裙的传播位置在中心火焰的前方，火焰面逐渐呈凹陷的状态，火焰裙在继续向下游传播的同时还会向爆震内腔(5)的中心膨胀，导致中心附近的燃烧火焰锋面变得更加褶皱，在激波与火焰裙的相互作用下，在第二放置槽(82)或第一放置槽(81)内的多孔介质(7)表面出现至少一个微小的爆炸热点，在多孔介质(7)附近的反应区释热率更大，局部压力和温度迅速升高，随着爆炸热点的迅速扩张并转化成了球形爆震，进而球形爆震波逐渐占满整个流道，发展成呈平面向前传播的爆震波，实现了爆震室的提前促爆。

10.如权利要求8或9所述的脉冲爆震发动机多孔促爆主爆震室的促爆方法，其特征在于，所述的燃料为C₂H₄或CH₃或C₃H₈，所述的氧化剂为O₂或40-50％的富养空气。

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