CN212029599U - 一种脉冲爆震燃烧器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种脉冲爆震燃烧器，包括筒状燃烧室，筒状燃烧室一端密封并在密封面上设有脉冲电子打火器；在所述筒状燃烧室靠一端的筒壁上设有圆形通孔；还包括套设于所述燃烧室外部的燃料筒，在燃料筒远离脉冲电子打火器一端的筒壁上设有燃料喷头；所述筒状燃料室在筒壁上也设有沿圆周方向布置的圆形通孔；还包括氧化剂筒，氧化剂筒一端的筒壁上设有氧化剂喷头；所述燃料室的两端及氧化剂室的两端与筒状燃烧室的外壁之间为密闭状态，所述筒状燃烧室的远离脉冲电子打火器的一端连接能量转化装置；能够更好地保证燃料及氧化剂在燃烧室内快速反应，保障燃烧效果，且本实用新型装置结构简单，内部不含曲轴、转轴等构件，易于维护，成本较低。

Description

一种脉冲爆震燃烧器

技术领域

本实用新型涉及脉冲爆燃装置领域，尤其涉及一种脉冲爆震燃烧器。

背景技术

脉冲爆震发动机是一种利用脉冲式爆震波产生的高温、高压燃气来产生推力的新概念发动机，具有热循环效率高、结构简单等优点，可用作战略飞机、无人机、导弹的动力装置，也可用作轨道转移发动机、行星着陆发动机以及航天器姿态控制、卫星机动的动力装置等，在未来空天推进领域具有广阔的应用前景，近年来国内外众多研究机构竞相开展了有关脉冲爆震发动机的研究工作。

脉冲爆震发动机的原理与常见的火箭发动机或航空喷气发动机不同。这种发动机在燃烧室内直接利用爆震燃烧产生的爆震波来压缩气体，进而产生动力。爆震燃烧产生的爆震波使可爆燃料的压力、温度迅速升高，压力可高达100个大气压，温度可达2000℃。因此，爆震燃烧的发动机可以不用传统的压气机和涡轮部件就达到对气体进行压缩的目的，使结构大大简化，成本大大降低。此外，由于爆震波的传播速度极快，达到每秒几千米，因此，整个燃烧过程接近定压燃烧，由于定压燃烧的热循环效率大大高于定容燃烧，达到49％，而定容燃烧效率仅为27％，因此，采用爆震燃烧的推进系统可大大改善性能。当爆震频率较高，达到80～100Hz时，就可以产生连续的推力。

快速并可靠地起爆是使脉冲震爆发动机获得实用的最重要问题之一，因为高的工作频率和反复的点火次数是脉冲震爆发动机正常工作的基本要求，过去对起爆和爆燃向爆震转变的研究多是在静止气体中进行的，并且大部分研究采用很长的激波管，与脉冲震爆发动机实际长度不超过2米的条件不符。因此如何更有效地将起爆是现阶段研究中较为关键的部分。

实用新型内容

本实用新型实际要解决的技术问题是：如何更加高效地将起爆的问题。为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种脉冲爆震燃烧器，包括筒状燃烧室，筒状燃烧室一端密封，在密封面设有脉冲电子打火器；在所述筒状燃烧室靠近脉冲电子打火器一端的筒壁上设有两排沿圆周方向布置的圆形通孔；还包括套设于所述燃烧室外部与筒状燃烧室长度相同的燃料筒，所述燃料筒与筒状燃烧室之间存在环状腔体作为燃料室，在燃料筒远离脉冲电子打火器一端的筒壁上设有燃料进口；所述燃料室在靠近脉冲电子打火器一端的筒壁上也设有沿圆周方向布置的圆形通孔；还包括套设于最外层、长度小于筒状燃烧室长度的氧气筒，氧气筒末端靠近所述燃料进口；氧气筒与燃料筒之间也存在环状腔体作为氧气室；在所述氧气筒远离脉冲电子打火器一端的筒壁上设有氧气进口；所述燃料室的两端及氧气室的两端与筒状燃烧室的外壁之间为密闭状态，所述筒状燃烧室的远离脉冲电子打火器的一端连接涡轮装置。

特别的，所述筒状燃烧室侧壁上的两排圆形通孔交错布置。

特别的，所述燃料筒筒壁上的圆形通孔与筒状燃烧室筒壁上的一组圆形通孔对正。

本实用新型的有益效果是：通过将氧气室及燃料室设置于燃烧器内部，通过燃烧室燃烧后的热量残留对混合前的氧气及燃料进行预热，能够更好地保证燃料及氧气在燃烧室内快速反应，保障起爆及爆震效果，且本实用新型装置结构简单，内部不合曲轴、转轴等构件，易于维护，成本较低。

附图说明

图1为本实用新型装置轴向剖面结构示意图。

其中，筒状燃烧室-1；脉冲电子打火器-2；圆形通孔-3；燃料筒-4；燃料室-41；燃料进口-42；氧气筒-5；氧气室-51；氧气进口-52。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型作进一步说明。

一种脉冲爆震燃烧器，包括筒状燃烧室1，筒状燃烧室1一端密封，在密封面上设有脉冲电子打火器2；在所述筒状燃烧室1靠近脉冲电子打火器2一端的筒壁上设有两排沿圆周方向布置的圆形通孔3；还包括套设于所述筒状燃烧室1外部与筒状燃烧室1长度相同的燃料筒4，所述燃料筒4与筒状燃烧室1之间存在环状腔体作为燃料室41，在燃料筒4远离脉冲电子打火器2一端的筒壁上设有燃料进口42；所述燃料筒4在靠近脉冲电子打火器2一端的筒壁上也设有沿圆周方向布置的圆形通孔3；还包括套设于最外层、长度小于筒状燃烧室1长度的氧气筒5，氧气筒5末端靠近所述燃料进口42；氧气筒5与燃料筒4之间也存在环状腔体作为氧气室51；在所述氧气筒5远离脉冲电子打火器2一端的筒壁上设有氧气进口52；所述燃料室41的两端及氧气室51的两端与筒状燃烧室1的外壁之间为密闭状态，所述筒状燃烧室1的远离脉冲电子打火器2的一端连接涡轮装置。

本实用新型装置的工作原理为：燃料经由燃料进口42填充燃料室41，经由环状的燃料室41通过圆形通孔3进入筒状燃烧室1内，同时，氧气经由氧气进口52填充氧气室51，经由外层的环状氧气室51进入筒状燃烧室1内，并与筒状燃烧室1内的燃料混合均匀，由脉冲电子打火器2引爆，由于燃烧产生的爆震波的传播速度极快，达到每秒几千米，因此，整个燃烧过程接近定压燃烧；当爆震波达到筒状燃烧室1末端出口处时，由于该处压力远大于环境压力，因此产生一组膨胀波反射回筒状燃烧室1内，进一步降低筒状燃烧室1内的压力，使得排气过程开始即将爆震产物从筒状燃烧室1排出；膨胀波到达封闭端反射为另一组膨胀波向筒状燃烧室1开口端传去，而剩余爆震波通过涡轮装置达到做功的目的；同时，由于非定常排气过程是由在开口端和封闭段交替产生的一系列压缩波和膨胀波组成，当筒状燃烧室1内压力降低到环境压力水平时，排气过程结束；由于燃料及氧气是经由燃料进口42及氧气进口52不断地向燃烧器内注入的，且由于燃料室41及氧气室51均为环绕在筒状燃烧室1外部的横截面为环状的筒体，因此在上一批次的爆震反应完毕后，残留热量经由燃料筒4侧壁及氧气筒5侧壁传输至燃料及氧气进行预热，燃料气化；当燃料及氧气充满整个筒状燃烧室1后，由于预先的预热过程，燃料及氧气分子运动加剧，混合更均匀，经由脉冲电子打火器2点燃后达到能够更好地起爆的目的。

作为一个优选的实施例，所述筒状燃烧室1侧壁上的两排圆形通孔3交错布置；能够使得燃料室41内的燃料更加快速充分地填入筒状内。

作为一个优选的实施例，所述燃料筒4筒壁上的圆形通孔3与筒状燃烧室1筒壁上的一组圆形通孔3对正，能够使得氧气与燃料在进入筒状燃烧室1内的过程中就先进行一次混合；当进行爆震过程时，由于筒状燃烧室1内部压力增大，部分混合气体沿圆形通孔3分别压回至燃料室41及氧气室51内，起到隔离氧气及燃料，防止连续点燃的目的；当爆震结束后，筒状燃烧室1内压力降低，燃料室41及氧气室51内前端未燃烧的混合气体、燃料室41内的燃料及氧气室51内的氧气由沿圆形通孔3回溯至筒状燃烧室1内，为下一个爆震周期做准备；如此循环即达到连续产生爆震推力，不断通过涡轮对外做功的目的。

在实际循环中，由于首次爆震周期前期筒状燃烧室1内并无热量，无法对燃料进行预热气化，因此需要预先通过气体燃料混合氧气进行一次预点燃，从而为接下来的燃料预热气化提供热量。

Claims (3)

1.一种脉冲爆震燃烧器，其特征在于，包括筒状燃烧室(1)，筒状燃烧室(1)一端密封，在密封面设有脉冲电子打火器(2)；在所述筒状燃烧室(1)靠近脉冲电子打火器(2)一端的筒壁上设有两排沿圆周方向布置的圆形通孔(3)；还包括套设于所述燃烧室(1)外部与筒状燃烧室(1)长度相同的燃料筒(4)，所述燃料筒(4)与筒状燃烧室(1)之间存在环状腔体作为燃料室(41)，在燃料筒(4)远离脉冲电子打火器(2)一端的筒壁上设有燃料进口(42)；所述燃料筒(4)在靠近脉冲电子打火器(2)一端的筒壁上也设有沿圆周方向布置的圆形通孔(3)；还包括套设于最外层、长度小于筒状燃烧室(1)长度的氧气筒(5)，氧气筒(5)末端靠近所述燃料进口(42)；氧气筒(5)与燃料筒(4)之间也存在环状腔体作为氧气室(51)；在所述氧气筒(5)远离脉冲电子打火器(2)一端的筒壁上设有氧气进口(52)；所述燃料室(41)的两端及氧气室(51)的两端与筒状燃烧室(1)的外壁之间为密闭状态，所述筒状燃烧室(1)的远离脉冲电子打火器(2)的一端连接涡轮装置。

2.如权利要求1所述的一种脉冲爆震燃烧器，其特征在于，所述筒状燃烧室(1)侧壁上的两排圆形通孔(3)交错布置。

3.如权利要求1所述的一种脉冲爆震燃烧器，其特征在于，所述燃料筒(4)筒壁上的圆形通孔(3)与筒状燃烧室(1)筒壁上的一组圆形通孔(3)对正。

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