CN204492971U - 探入式旋转爆震发动机单向起爆装置 - Google Patents

探入式旋转爆震发动机单向起爆装置 Download PDF

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王栋
武晓松
马虎
杨成龙
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Abstract

本实用新型公开了一种探入式旋转爆震发动机单向起爆装置，包括被配置用于固定在旋转爆震发动机外壁的安装座，穿过安装座并与安装座滑动配合的预爆震管，被配置用于连接预爆震管和点火管的爆震管转接装置，设置在安装座的端部在预爆震管的滑动方向上对其限位的安装座端盖，在预爆震管上对预爆震管在其滑动方向上施加弹力的弹性元件，其中，旋转爆震发动机的环形燃烧室上开有供预爆震管伸入的开口，预爆震管的侧壁上开有与环形燃烧室导通的开口；本实用新型能够单向起爆旋转爆震波发动机，在发动机正常工作期间不影响燃烧室内爆震波的旋转传播情况；且克服了发动机再启动问题，并且所有部件设计合理，可靠性高。

Description

探入式旋转爆震发动机单向起爆装置
技术领域
本实用新型属于旋转爆震波发动机技术领域，特别是一种探入式旋转爆震发动机单向起爆装置。
背景技术
现今，启动旋转爆轰发动机的方有用火花塞、燃烧丝、电雷管、在通道或侧壁安装爆炸块等方法。点火源引起波的形成，并快速过渡成激波或爆震波，这类方法成功率较低。例如Kindracki等人发现，用火花塞对环形燃烧室内的甲烷和空气混合物点火仅有40％的成功率。主要是因为在点火处产生了朝两个方向传播的爆震波，两爆震波相交后，由于爆震波前面均为刚燃烧结束的燃烧产物，无法支持爆震波的继续传播，导致旋转爆震波传播失败。Voitsekhovskii等人采用火花放电点燃可爆反应物，探讨了采用专门隔膜装置来防止爆震波从点火处向多个方向传播。Nicholls和Cullen在实验中采用了这种隔膜装置，可爆反应物点火后，爆震波只在一个方向上成功起始，而另一方向只产生一道弱激波。但实验中由于不充分的质量流率和混合导致爆震波没能稳定旋转。虽然隔膜的使用可以防止爆震波在两个方向上传播，起始的成功率也大大提高，却限制了旋转爆轰发动机的再启动，因此并未从根本上解决旋转爆震波的起始与形成问题。
Thomas等人和Canteins等人在发动机上安装一个预爆震管，向环形燃烧室内射入爆震波，在预爆震管内放置DDT增强装置用来完成DDT过程。如果DDT过程在预爆震管中完成，当预爆震管中的爆震波传入环形燃烧室时，会在环形燃烧室的一个方向上形成爆震波，在另一个方向上形成弱激波。预爆震管的末端安装了阀装置，使其通过再填充以重新启动旋转爆轰发动机。但国防科技大学的刘世杰等人发现，从点火到旋转爆震波的建立存在时间间隔，指出该时间间隔主要由预爆震管的排气过程引起，须对预爆震管起始方式开展进一步的研究，以缩短旋转爆震波的建立时间。
通过旋转喷射燃料和定时点火也能产生在一个方向传播的旋转爆震波。燃料旋转喷入旋转爆轰发动机燃烧室，并在反应物填满整个环形燃烧室前用火花塞点火。这种启动方式由于受当地湍流和反应物混合的影响，可能导致旋转爆轰发动机性能不稳定。刘世杰等人利用数值方法分析了旋转爆震波的起始过程，结果表明旋转爆震波的起始存在最小临界直径，起始过程中，可爆反应物能否快速进入流场，并在爆震波前形成预混区是爆震波能否持续旋转的关键。
从公开发表的文献看，尽管已提出了多种启动旋转爆震波的方法，并取得了一定的成功，但由于对旋转爆震波的起始条件和形成机理尚不清楚，导致旋转爆震波起始的成功率和重复率不高，单向起爆的问题并没得到解决。因此，研发一种成功率高、可重复点火并可以单向起爆的旋转爆震发动机单向起爆装置将具有十分重要的现实意义。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种能够单向起爆旋转爆震波发动机且不影响发动机正常工作期间燃烧室内爆震波的旋转传播情况，同时能够解决旋转爆震波发动机再启动问题的探入式旋转爆震发动机单向起爆装置。
实现本实用新型目的的技术解决方案为：
一种探入式旋转爆震发动机单向起爆装置，包括被配置用于固定在旋转爆震发动机外壁的安装座，穿过安装座并与安装座滑动配合的预爆震管，被配置用于连接预爆震管和点火管的爆震管转接装置，设置在安装座的端部在预爆震管的滑动方向上对其限位的安装座端盖，在预爆震管上对预爆震管在其滑动方向上施加弹力的弹性元件；
其中，旋转爆震发动机的环形燃烧室上开有供预爆震管伸入的开口，预爆震管的侧壁上开有与环形燃烧室导通的开口。
本实用新型与现有技术相比，其显著优点：
(1)本实用新型采用探入式预爆震管，点火时探入主燃烧室里，点完火后缩回到初始位置，不影响主燃烧室内燃烧情况；
(2)本实用新型可通过调整预爆管的角度来调节起始爆震波的方向；
(3)本实用新型所有动作都可以重复，克服了长期存在旋转爆震波发动机单向起爆中存在发动机再启动问题；
(4)本实用新型的所有部件都是纯机械部件，设计合理，在动作时具有极高可靠性，从而保证了单向起爆时机械上的可靠性。
下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述。
附图说明
图1是本实用新型探入式的旋转爆震波发动机单向起爆装置封闭时示意图。
图2是本实用新型探入式的旋转爆震波发动机单向起爆装置封闭端探出时示意图。
图3是本实用新型探入式的旋转爆震波发动机单向起爆装置安装在环形主燃烧室的安装示意图。
具体实施方式
结合图1、图2和图3：
一种探入式旋转爆震发动机单向起爆装置，
包括被配置用于固定在旋转爆震发动机外壁的安装座1，
穿过安装座1并与安装座滑动配合的预爆震管3，
被配置用于连接预爆震管3和点火管的爆震管转接装置4，
设置在安装座1的端部在预爆震管3的滑动方向上对其限位的安装座端盖2，
在预爆震管3上对预爆震管3在其滑动方向上施加弹力的弹性元件5；
其中，旋转爆震发动机的环形燃烧室上开有供预爆震管3伸入的开口，预爆震管3的侧壁上开有与环形燃烧室导通的开口。
爆震管转接装置4通过两端的螺纹分别与预爆震管3和点火管连接，安装座端盖2与安装座1通过螺纹连接。
弹性元件5被安装座1内的台阶面和预爆震管3周向的环形凸台限位。
安装座1伸入旋转爆震发动机外壁，通过螺纹与旋转爆震发动机外壁连接。
弹性元件5是弹簧。
工作原理：
1、当发动机不工作时，预爆震管3的点火端与安装座1平齐，内部通过弹性元件5顶紧，防止不需要点火时点火端意外探出到环形主燃烧室里，对可能正在工作的环形燃烧室中的燃烧情况造成不利影响。点火前，通过转接装置4连接的点火管中充入氢氧的混合物，静置以便混合充分。
2、当发动机启动工作时，由点火管点火，并逐渐加速形成爆震波，火焰通过转接装置4传入到单向起爆装置中，由于爆震波压力非常高，所以当爆震波传到预爆震管3的封闭端时，将压缩弹性元件5向环形燃烧室方向运动，预爆震管3在管里爆震波的压力推动下，探入到环形主燃烧室里，此时爆震波从预爆震管3的侧壁上开有与环形燃烧室导通的开口传入到环形主燃烧室，在环形燃烧室里形成一个单一方向传播的起始爆震波，相对方向上被预爆震管3挡上，所以爆震波不能沿相对方向传播，或者有少许强度较弱的爆震波绕过爆震管沿相对方向不断地衰减。因此，此装置在环形燃烧室里成功地实现了单向起爆的效果。同时还可通过旋动爆震管来改变预爆震管3上开口的朝向，来实现其他方向的单向起爆。
3、当单向起爆成功后，为了防止预爆震管3仍然停留在环形燃烧室里，对环形燃烧室里的旋转爆震波的传播情况造成不利影响。在预爆震管3中爆震波传入环形燃烧室之后，由于爆震波排出，预爆震管3里的压力快速下降，施加在弹性元件5上的压力很快消失。此时，弹性元件5将推着预爆震管3向相反方向运动，爆震管点火端缩回到起始位置。同时，启动后预爆震管3中压力很低，而环形燃烧室里由于爆震波的旋转，压力非常高，因此预爆震管3被压回到起始位置并可靠固定。至此，单向起爆装置完成所有动作，回到初始状态，等待下一次重新充入燃料，再次点火。
实施例1：
一种探入式旋转爆震发动机单向起爆装置，
包括被配置用于固定在旋转爆震发动机外壁的安装座1，
穿过安装座1并与安装座滑动配合的预爆震管3，
被配置用于连接预爆震管3和点火管的爆震管转接装置4，
设置在安装座1的端部在预爆震管3的滑动方向上对其限位的安装座端盖2，
在预爆震管3上对预爆震管3在其滑动方向上施加弹力的弹性元件5；
其中，旋转爆震发动机的环形燃烧室上开有供预爆震管3伸入的开口，预爆震管3的侧壁上开有与环形燃烧室导通的开口。
实施例2：
一种探入式旋转爆震发动机单向起爆装置，
包括被配置用于固定在旋转爆震发动机外壁的安装座1，
穿过安装座1并与安装座滑动配合的预爆震管3，
被配置用于连接预爆震管3和点火管的爆震管转接装置4，
设置在安装座1的端部在预爆震管3的滑动方向上对其限位的安装座端盖2，
在预爆震管3上对预爆震管3在其滑动方向上施加弹力的弹性元件5；
其中，旋转爆震发动机的环形燃烧室上开有供预爆震管3伸入的开口，预爆震管3的侧壁上开有与环形燃烧室导通的开口。
爆震管转接装置4通过两端的螺纹分别与预爆震管3和点火管连接，安装座端盖2与安装座1通过螺纹连接。
实施例3：
一种探入式旋转爆震发动机单向起爆装置，
包括被配置用于固定在旋转爆震发动机外壁的安装座1，
穿过安装座1并与安装座滑动配合的预爆震管3，
被配置用于连接预爆震管3和点火管的爆震管转接装置4，
设置在安装座1的端部在预爆震管3的滑动方向上对其限位的安装座端盖2，
在预爆震管3上对预爆震管3在其滑动方向上施加弹力的弹性元件5；
其中，旋转爆震发动机的环形燃烧室上开有供预爆震管3伸入的开口，预爆震管3的侧壁上开有与环形燃烧室导通的开口。
爆震管转接装置4通过两端的螺纹分别与预爆震管3和点火管连接，安装座端盖2与安装座1通过螺纹连接。
弹性元件5被安装座1内的台阶面和预爆震管3周向的环形凸台限位。
安装座1伸入旋转爆震发动机外壁，通过螺纹与旋转爆震发动机外壁连接。
实施例4：
一种探入式旋转爆震发动机单向起爆装置，
包括被配置用于固定在旋转爆震发动机外壁的安装座1，
穿过安装座1并与安装座滑动配合的预爆震管3，
被配置用于连接预爆震管3和点火管的爆震管转接装置4，
设置在安装座1的端部在预爆震管3的滑动方向上对其限位的安装座端盖2，
在预爆震管3上对预爆震管3在其滑动方向上施加弹力的弹性元件5；
其中，旋转爆震发动机的环形燃烧室上开有供预爆震管3伸入的开口，预爆震管3的侧壁上开有与环形燃烧室导通的开口。
爆震管转接装置4通过两端的螺纹分别与预爆震管3和点火管连接，安装座端盖2与安装座1通过螺纹连接。
弹性元件5被安装座1内的台阶面和预爆震管3周向的环形凸台限位。
安装座1伸入旋转爆震发动机外壁，通过螺纹与旋转爆震发动机外壁连接。
弹性元件5是弹簧。
实施例5：
一种探入式旋转爆震发动机单向起爆装置，
包括被配置用于固定在旋转爆震发动机外壁的安装座1，
穿过安装座1并与安装座滑动配合的预爆震管3，
被配置用于连接预爆震管3和点火管的爆震管转接装置4，
设置在安装座1的端部在预爆震管3的滑动方向上对其限位的安装座端盖2，
在预爆震管3上对预爆震管3在其滑动方向上施加弹力的弹性元件5；
其中，旋转爆震发动机的环形燃烧室上开有供预爆震管3伸入的开口，预爆震管3的侧壁上开有与环形燃烧室导通的开口。
安装座1伸入旋转爆震发动机外壁，与旋转爆震发动机外壁焊接连接。

Claims (8)

1.一种探入式旋转爆震发动机单向起爆装置，其特征在于：
包括被配置用于固定在旋转爆震发动机外壁的安装座(1)，
穿过安装座(1)并与安装座滑动配合的预爆震管(3)，
被配置用于连接预爆震管(3)和点火管的爆震管转接装置(4)，
设置在安装座(1)的端部在预爆震管(3)的滑动方向上对其限位的安装座端盖(2)，
在预爆震管(3)上对预爆震管(3)在其滑动方向上施加弹力的弹性元件(5)；
其中，旋转爆震发动机的环形燃烧室上开有供预爆震管(3)伸入的开口，预爆震管(3)的侧壁上开有与环形燃烧室导通的开口。
2.根据权利要求1所述的探入式旋转爆震发动机单向起爆装置，其特征在于：所述的爆震管转接装置(4)通过两端的螺纹分别与预爆震管(3)和点火管连接，安装座端盖(2)与安装座(1)通过螺纹连接。
3.根据权利要求1或2所述的探入式旋转爆震发动机单向起爆装置，其特征在于：所述的弹性元件(5)被安装座(1)内的台阶面和预爆震管(3)周向的环形凸台限位。
4.根据权利要求1或2所述的探入式旋转爆震发动机单向起爆装置，其特征在于：所述的安装座(1)伸入旋转爆震发动机外壁，通过螺纹与旋转爆震发动机外壁连接。
5.根据权利要求3所述的探入式旋转爆震发动机单向起爆装置，其特征在于：所述的安装座(1)伸入旋转爆震发动机外壁，通过螺纹与旋转爆震发动机外壁连接。
6.根据权利要求1或2或5所述的探入式旋转爆震发动机单向起爆装置，其特征在于：所述的弹性元件(5)是弹簧。
7.根据权利要求3所述的探入式旋转爆震发动机单向起爆装置，其特征在于：所述的弹性元件(5)是弹簧。
8.根据权利要求4所述的探入式旋转爆震发动机单向起爆装置，其特征在于：所述的弹性元件(5)是弹簧。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN104612821A (zh) * 2015-01-28 2015-05-13 南京理工大学 探入式旋转爆震发动机单向起爆装置
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