[发明专利]一种吸气式脉冲爆震发动机进气道

说明书

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，尤其是一种发动机进气道。

背景技术

脉冲爆震发动机是一种利用间歇式或脉冲式爆震波产生推力的新概念发动机。与常规发动机(如涡轮喷气发动机和活塞发动机等)内的爆燃燃烧不同，脉冲爆震发动机内的燃烧过程是爆震燃烧。爆震与爆燃不同之处在于，其本身具有很高的增压能力，爆震波前后压力比在空气为氧化剂的混合物中可以达到20-40倍，产生的强激波会反向传回进气道，因而爆震燃烧室对进气道的要求很高。

为了防止爆震引起的流动振荡导致进气道不启动，脉冲爆震发动机通常需要一个进气道/爆震室隔离段，以阻止在循环的特定时段内爆震从爆震室传入进气道。按照这个隔离段的实现方式，可以将脉冲爆震发动机分为有阀和无阀脉冲爆震发动机两种。有阀脉冲爆震发动机中，隔离段是一个机械阀，安装在爆震室和进气道之间。在爆震起爆、传播和排气过程中，阀门关闭，填充过程中阀门打开。阀门关闭过程中会带来很大的迎风面积，而空气来流的滞止也会产生极大的性能损失。无阀脉冲爆震发动机进气道和爆震室之间的隔离是通过气动力学实现的。气动阀结构简单，也解决了来流滞止带来的不利影响。但是，爆震波的形成原理要求气动阀具有正向流阻小，反向流阻大的特点。正向进气阻力小保证脉冲爆震发动机高效进气；反向流动阻力大，形成近似于封闭的效果，有利于激波的叠加，形成爆震波，同时阻止激波和燃烧产物反向传出发动机，抑制激波反传引起的进气道内振荡，减小反流引起的负推力。目前无阀脉冲爆震发动机的气动阀都存在正向流动阻力和单向控制能力不能很好解决的问题。

综上所述，现有有阀和无阀脉冲爆震发动机均具有不可忽视的缺点：有阀脉冲爆震发动机阀门关闭会带来很大的迎风面积，产生极大的性能损失；而无阀脉冲爆震发动机的气动阀存在正向流动阻力和单向控制能力不能很好解决的问题。

发明内容

为了克服现有技术正向流阻和反流控制的矛盾，本发明提供一种脉冲爆震发动机进气道结构，能够实现较小的正向流动阻力，同时抑制和利用反向流动，提高发动机推力，加快排气过程，提高发动机工作频率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：包括进气道外壳、中心体、支架、作动机构和放气管，进气道外壳与中心体形成了一个环形空腔，即进气环腔，中心体通过支架固定在进气道内，支架中开有通孔，通孔与中心体内的油路联通，燃油经支架内的通孔和中心体内的油路由安装在中心体后端面的喷嘴沿进气道轴向喷注。进气道外壳从前向后五分之二至五分之四处依次开有若干放气孔或槽，放气孔或槽均被包在进气道外壳上的放气管入口内，放气管出口朝向进气道下游。作动机构为一圆环，与进气环腔间隙配合，可在进气道内沿轴向前后作动，作动机构上开有多排孔或槽，并在圆环内侧有一向进气道轴线方向突起的台阶作为作动块，孔或槽以及作动块满足下述作动要求：作动机构沿进气道轴向后作动时，作动机构的孔或槽与放气孔或槽完全不重合，作动块与进气环腔之间的间距大于进气环腔的间隙宽度；作动机构沿进气道向前作动时，作动块前侧的孔或槽与放气孔或槽重合，作动块后侧的孔或槽与放气孔或槽不重合，作动块封闭进气环腔；作动机构沿进气道继续向前作动时，作动机构的孔或槽与放气孔或槽重合，作动块封闭进气环腔。

作动块前后的放气孔或槽可以分布在同一轴向截面上，也可以沿周向错开。

作为本发明的优选方案，可以用超音速进气道中心体和超音速进气道外壳形成超音速脉冲爆震发动机进气道和气动阀系统；也可以用亚音速中心体和亚音速进气道外壳形成亚音速脉冲爆震发动机进气道和气动阀系统。

作为本发明的优选方案，作动机构可以使用电动执行结构或液压驱动在进气道内沿轴向前后作动，也可以通过弹簧和爆震室内压力来自适应控制，利用发动机点火起爆后的高压驱动作动机构，不需使用电动执行结构或液压，简化结构。弹簧轴向安装在作动机构和进气道壁面之间，作用是将作动机构恢复零点状态，同时确保作动机构的移动距离，其刚性要求满足爆震室内高压冲击条件下而保持弹簧的效用(来流经进气环腔进入发动机，作动机构上的孔或槽与放气孔或槽完全不重合，此时为作动机构的零点状态)。填充时来流冲压驱动作动块向下游移动，燃料氧化剂供入发动机；点火起爆后，爆震室内高压驱动作动机构向上游移动，实现作动机构上的孔或槽与放气孔或槽的匹配工作。

作为本发明的优选方案，作动机构的作动块可以设计成文丘里结构，降低来流损失，加强空气和燃油的掺混。