CN1173112C - 脉冲发动机频率的自适应控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种脉冲发动机的自适应控制方法及装置，通过控制燃气及助燃气体的输送压力，使二者满足如下关系：P4＞P2，P2＞P3＞P1，其中P1为燃烧室内爆轰前压力，P2为爆轰后压力，P3为燃气的输送压力，P4为助燃气体输送压力，并且在燃气输送管路与爆轰燃烧室之间设置一个单向阀。按照本发明的方法对脉冲发动机进行控制后，由于发动机的进气频率完全自适应点火器的点火频率，因此通过控制点火器的频率就可以控制脉冲爆轰发动机的爆轰频率了。同时由于本发明的结构特别简单，所以实现非常容易，并且工作特别可靠，还排除了频率匹配问题。

Description

脉冲发动机频率的自适应控制方法及装置

技术领域

本发明涉及一种自适应控制脉冲发动机频率的方法及装置，特别适用于目前世界各国都在研发中的脉冲爆轰发动机。

背景技术

普通航空航天涡轮喷气、冲压发动机或火箭发动机的燃烧室的工作压力都是常值，而最新的研究成果已经证明，若燃烧室采用爆轰过程，可形成一个近似的等容燃烧，发动机的工作效率可以大幅度提高。所以，目前世界各国都在研究开发“脉冲爆轰发动机”。由于脉冲爆轰发动机的工作频率直接影响其推力，所以研发脉冲爆轰发动机的关键技术之一就是如何控制发动机的工作频率。

目前控制脉冲爆轰发动机频率的方法都是采用“强制”阀门控制燃气或助燃气体进入燃烧室的频率，点火器的点火频率必须与阀门控制频率高度一致。这样的强制阀门主要有下面两种形式：1、轮盘转动阀门，在轮盘某一特定直径圆周上有许多大小和间距相等的孔，轮盘置于发动机燃烧室与进气(燃气或助燃气体)管之间，当轮盘匀速转动时，发动机的进气频率就由轮盘的转速、孔的间距等因素确定；2、塞式阀门，通过塞的开闭控制燃烧室进气，控制塞运动的方式有电磁式或凸轮式等，与汽车上通常采用的方式近似。显然，强制阀门的主要缺点有：1、对点火器的匹配性要求非常高；2、结构复杂；3、可靠性差。

发明内容

为了解决目前脉冲爆轰发动机进气频率控制上的缺点，本发明采用自适应方法来实现对脉冲爆轰发动机进气频率的自动控制。由于脉冲爆轰发动机燃烧室内的压力在爆轰前后相差8到20倍，利用该压力差对脉冲爆轰发动机的工作频率进行控制。

本发明的目的是这样实现的：

设燃烧室内爆轰前压力为P1，爆轰后压力为P2，燃气的输送压力为P3，助燃气体输送压力为P4，其中，P2＞P1，P3＞P1；

控制压力P3、P4，使二者满足如下关系：P4＞P2，P2＞P3＞P1；

在燃气输送管路与爆轰燃烧室之间设置一个单向阀(单向阀的形式可根据需要选择，一般机械设计手册中就可以查到)，通过该单向阀保证只允许燃气进入燃烧室而禁止爆轰后的气体进入燃气输送管路。

按照本发明控制方法工作的一种脉冲发动机，包括燃烧室、燃气输送管路和助燃气体输送管路，燃烧室内设置有点火器，燃气输送管路上设置有单向阀。

按照本发明的方法对脉冲爆轰发动机进行控制后，由于发动机的进气频率完全自适应点火器的点火频率，因此通过控制点火器的频率就可以控制脉冲爆轰发动机的爆轰频率了。同时由于本发明的结构特别简单，所以实现非常容易，并且工作特别可靠，还排除了频率匹配问题。

附图说明

附图所示为本发明脉冲爆轰发动机燃烧室结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明及其工作过程。

本发明主要包括燃烧室1、燃气管路2、助燃气体管路3、单向阀4和点火器5，单向阀设置在燃气管路2上。当脉冲爆轰发动机开始工作后，燃气和助燃气体通过各自的输送管路2和3同时进入燃烧室1，点火器5点火引起混合气体爆轰后，爆轰波一面向燃烧室出口运动(图中箭头A方向)，另一方面向燃烧室内运动，经过爆轰后的混合气体压力由原来的P1阶越为P2。由于助燃气体输送压力P4大于P2，助燃气体仍然继续进入燃烧室1；而燃气的输送压力P3小于P2，此时单向阀4阻止燃气继续进入燃烧室1。这样在爆轰气体后面的燃烧室1中就形成了一段不燃烧的助燃气体栓塞，当爆轰波到达燃烧室出口，在燃烧室出口形成一道向内传播的稀疏波，稀疏波经过的地方压力由P2逐渐降低到P1。这时燃气又可以进入燃烧室1并与助燃气体混合，该混合气体在点火器5的作用下，再一次爆轰，并重复前面的过程，如此循环。

本发明控制方法中，燃气在燃烧室内压力和自身输送压力的调节下自动进入燃烧室，而无须设置专门的控制装置对其进入燃烧室的频率进行控制，发动机的工作频率只需通过控制点火器的点火频率即可得到控制，取消了现有脉冲爆轰发动机工作过程中点火器点火与燃气输送在节拍上必须保持一致的复杂的控制方式，因此，本发明的控制方法及其装置与现有技术相比，更加简单可靠。

Claims (1)

1.一种脉冲发动机频率的自适应控制方法，具体如下：

设燃烧室内爆轰前压力为P1，爆轰后压力为P2，燃气的输送压力为P3，助燃气体输送压力为P4，其中，P2＞P1，P3＞P1；

控制压力P3、P4，使二者满足如下关系：P4＞P2，P2＞P3＞P1；

在燃气输送管路与爆轰燃烧室之间设置一个单向阀，通过该单向阀保证只允许燃气进入燃烧室而禁止爆轰后的气体进入燃气输送管路。