CN201606164U - 一种脉冲爆震增强装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种脉冲爆震增强装置，该装置通过在爆震燃烧室内设置爆震增强构件，使爆震室油气的混合程度更均匀，避免了传统爆震增强结构无法冷却的缺点；从爆燃向爆震的转变距离短，爆震室内光滑，无凸出物，流阻小，延长了爆震燃烧室的使用寿命。

Description

一种脉冲爆震增强装置
技术领域
本实用新型涉及一种应用于脉冲爆震发动机燃烧室的脉冲爆震增强装置。
背景技术
脉冲爆震发动机燃烧室是一种利用周期性爆震波产生的高温、高压燃气发出的冲量来为发动机产生推力的非稳态燃烧室，脉冲爆震发动机燃烧室频率较高时，即一般要求能够达到100Hz以上就可产生稳定的推力。
脉冲爆震发动机燃烧室从爆燃向爆震的转变距离又叫DDT距离(Deflagration to Detonation Transition)，是脉冲爆震发动机燃烧室很重要的一个特征尺度，小的DDT距离说明从爆燃到爆震的距离短，这样就可以因为混气填充时间变短而提高爆震室的工作频率，还可缩短发动机的长度，减小总重量，提高推重比。
现有脉冲爆震发动机燃烧室里的爆震增强装置多采用Shchelkin螺旋，即一种弹簧螺旋结构。经试验发现，该螺旋可以增大管内的湍流度，缩短DDT距离并快速形成爆震。但是由于在爆震室工作时，Shchelkin螺旋长期暴露在炙热的燃气中，容易烧蚀损坏，一旦Shchelkin螺旋烧坏，脉冲爆震发动机燃烧室也就不能使用了。Shchelkin螺旋的另一个不足是虽然它利用固体障碍物增加爆震室内的湍流度，但是固体障碍物却增大了爆震室内气流的流阻，使可爆混气填充时间变长，导致爆震频率降低，减少爆震室产生的推力。
在脉冲爆震发动机燃烧室中空气的喷射方向和燃油的喷射方向一般是同轴同向的。虽然会使油气混合物的填充速度加快，但是油气的掺混程度较低，非常不利于对燃料的充分利用，也就没有足够的能量在较短的距离上形成爆震波，不利于DDT距离的缩短。点火也不够稳定，甚至有可能在某一个循环不能形成爆震。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术中存在的爆震装置的爆震频率低、推力损失等缺陷，提供一种脉冲爆震增强装置，该装置能有效地减小脉冲爆震燃烧室的爆燃向爆震的转变距离，延长爆震室的使用寿命以及改善油气混合程度。
为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：该脉冲爆震增强装置有一爆震增强构件。所述的爆震增强构件为空心薄壁圆台型结构，爆震增强构件大端为进气口，爆震增强构件的小端延伸至爆震燃烧室的出口，爆震增强构件的小端封闭。爆震增强构件的环形薄壁上设置有喷气孔，爆震增强构件通过支架与爆震燃烧室的内壁焊接相连，爆震增强构件与爆震燃烧室为同轴设置，喷油嘴安装在爆震燃烧室的外壁上，喷油嘴后方约一倍通道高度位置的爆震燃烧室的外壁上还安装有火花塞。
所述的喷气孔为多个，喷气孔均匀设置在爆震增强构件的环形薄壁上，爆震增强构件环形薄壁上的喷气孔在喷油嘴前的轴向分布密度是喷油嘴后的两倍。
所述的喷油嘴至少为二个，互为180°，其喷油逆气流方向，与爆震燃烧室轴线的夹角为45度。
所述的爆震增强构件其大端的横截面积是小端的横截面积的两倍。
本实用新型的脉冲爆震增强装置，其通过在爆震燃烧室内设置爆震增强构件，使爆震室油气的混合程度更均匀，避免了传统爆震增强结构无法冷却的缺点，从爆燃向爆震的转变距离短，爆震室内光滑，无凸出物，流阻小，延长了爆震燃烧室的使用寿命。
附图说明
下面结合附图对本实用新型脉冲爆震增强装置作进一步详细说明。
图1为本实用新型脉冲爆震增强装置的结构示意图。
1.爆震增强构件  2.喷气孔  3.喷油嘴  4.火花塞
5.爆震燃烧室  6.支架
具体实施方式
如图1所示，所述脉冲爆震发动机燃烧室的脉冲爆震增强装置，包括有一空心薄壁圆台型结构的爆震增强构件1，其爆震增强构件1大端为进气口，爆震增强构件1的小端延伸至爆震燃烧室5的出口，爆震增强构件1的小端封闭，爆震增强构件1的环形薄壁上设置有喷气孔2，爆震增强构件1通过支架6与爆震燃烧室5的内壁焊接固定在一起，爆震增强构件1与爆震燃烧室5为同轴设置，喷油嘴3安装在爆震燃烧室的外壁上，喷油嘴3后方约一倍通道高度位置的、爆震燃烧室5的外壁上还安装有火花塞4。
所述的喷气孔2为多个，喷气孔2均匀设置在爆震增强构件1的环形薄壁上，爆震增强构件1环形薄壁上的喷气孔2在喷油嘴3前的轴向分布密度是喷油嘴3后的两倍。
所述的喷油嘴3至少为二个，互为180°，喷油嘴3喷油逆气流方向，与爆震燃烧室5轴线的夹角为45度。
所述的爆震增强构件1大端的横截面积是小端横截面积的两倍。
所述的脉冲爆震增强装置，其可安装于火箭型脉冲爆震燃烧室中，在工作时，打开油阀、低压氧气阀和高压空气阀。开始喷油，爆震燃烧室进口流入氧气，喷气孔2喷射高压空气，在爆震室内开始形成均匀的可爆混合气，在可爆混合气填满爆震燃烧室后火花塞4点火，形成缓燃，此时关闭油阀和氧气阀。由于在缓燃形成后喷气孔2继续喷出高速的空气，在爆震室内形成强湍流，必然会加速爆燃向爆震的转变。在爆震形成后爆震燃烧室内的平均压力大于喷气孔2的喷气压力时，喷气孔2停止喷气。当爆震波传出爆震燃烧室以后，爆震燃烧室内的平均压力降低，当平均压力小于喷气孔2的喷气压力时喷气孔2开始喷气。同时隔离气体阀打开，吹除管内的高温燃烧废气。废气吹除后，隔离气体阀关闭，氧气阀和油阀打开，下一循环开始。
在爆震燃烧室5内设置爆震增强构件1，使爆震室油气的混合程度更均匀，避免了传统爆震增强结构无法冷却的缺点。从爆燃到爆震的转变距离短，流阻小，延长了爆震燃烧室的使用寿命。

Claims (4)

1.一种脉冲爆震增强装置，包括有爆震增强构件，其特征在于：所述的爆震增强构件(1)为空心薄壁圆台型结构，爆震增强构件(1)大端为进气口，爆震增强构件的小端延伸至爆震燃烧室(5)的出口，爆震增强构件的小端封闭，爆震增强构件通过支架(6)与爆震燃烧室的内壁焊接固定，与爆震燃烧室(5)为同轴设置。
2.根据权利要求1所述的脉冲爆震增强装置，其特征在于：爆震增强构件的环形薄壁上均匀设置有多个喷气孔(2)，爆震增强构件(1)环形薄壁上的喷气孔在喷油嘴(3)前的轴向分布密度是喷油嘴(3)后的两倍。
3.根根据权利要求1所述的脉冲爆震增强装置，其特征在于：所述的爆震增强构件(1)大端的横截面积是小端横截面积的两倍。
4.据权利要求1所述的脉冲爆震增强装置，其特征在于：安装在爆震燃烧室(5)外壁上的喷油嘴(3)至少为二个，互为180°，喷油嘴(3)喷油逆气流方向，与爆震燃烧室(5)轴线的夹角为45度，火花塞(4)安装在喷油嘴后方约一倍通道高度位置的爆震燃烧室(5)的外壁上。
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