[发明专利]一种脉冲爆震发动机爆震室

说明书

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，尤其涉及一种脉冲爆震发动机爆震室。

背景技术

脉冲爆震发动机是一种利用间歇性的爆震波产生的高温、高压燃气来产生推力的新概念推进装置。按照是否自带氧化剂，脉冲爆震发动机可以分为火箭式和吸气式两种。

爆震的起爆方式分为两种，即直接起爆和间接起爆。前者需要巨大的点火能量，后者通过爆燃向爆震转变(DDT)形成爆震波。考虑到实用性，脉冲爆震发动机一般采用间接起爆的方式获得爆震波。具体来说，先采用较小的点火能量形成缓燃波，然后通过火焰与压缩波在爆震室内的相互作用最终形成爆震波。在爆燃向爆震转变的过程中，一般在爆震室内布置障碍物(爆震增强装置)，加强火焰的加速过程，减小DDT距离。爆震增强装置主要包括Schelkin螺旋结构、挡板结构、内槽结构及其他组合结构等。目前比较通用的爆震增强装置是Schelkin螺旋。火焰通过独特的螺旋式传播加速。这种加速过程缩短了DDT的轴向距离，从而缩短爆震室长度。但是，Schelkin螺旋存在流阻损失较大和容易烧蚀两大问题。流阻损失较大使得发动机的推力性能下降，而容易烧蚀使得发动机工作寿命受限。高频工作时由于爆震室内的温度很高，Schelkin螺旋的烧蚀问题尤为严重。而长时间高频工作是脉冲爆震发动机工程应用的必然要求。

对于吸气式脉冲爆震发动机，一个工作循环内，爆震波形成之前，爆震室内会产生若干局部的高温高压点(过驱爆震)，而后形成稳定的爆震波向出口传播，同时局部的高压促使部分燃气向进气道传播。反传燃气不仅使得发动机推进性能下降，还会影响发动机的正常工作，严重时进气道会不启动。目前针对减小进气道反压而采取的措施大多都是在进气道内进行的，如气动阀和机械阀等。普通的爆震室虽然能在一定程度上减小反传燃气的总压，但其并未考虑其减小反传燃气压力的功能，所以效果并不明显。在进气道之后(如点火室或爆震室)加入减小反压的结构目前还未见公开的报道。实际上，回传爆震波形成的位置距离进气道较远，在爆震室内可以植入更有效的结构或采取相应的措施，在不影响发动机工作稳定性的前提下，减小反传燃气的压力。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种脉冲爆震发动机爆震室，改善现有技术下爆震室流阻损失较大、容易烧蚀及吸气式脉冲爆震发动机爆震室不能有效减小反传燃气压力的问题。本发明地爆震室正向流阻损失较小、不易烧蚀并能有效减小吸气式脉冲爆震发动机反传燃气压力。

技术方案

一种脉冲爆震发动机的爆震室，其特征在于：在发动机内壁设有多个爆震增强装置，各个爆震增强装置之间相隔0.5～1倍发动机内壁的内径；所述爆震增强装置包括收缩段1、固定肋2和引流段3；沿着进气方向设有一个形成逐渐收缩流道的收缩段，然后衔接一个引流段；所述引流段的喉道面积与收缩段喉道面积相同，引流段3的前缘顺着收缩段1收缩流道的方向逐渐收缩，另一方面向后形成一段与发动机内壁5平行的直段，与发动机内壁5形成一个等截面环形流道；引流段3通过固定肋2与发动机内壁5相连，肋片之间沿轴向开有环形槽。

所述收缩段的喉道直径与发动机内径比值不小于0.65，且收缩段形成的曲面凹向爆震室中轴线。

所述收缩段与引流段形成收缩流道的结构的距离小于0.15倍爆震室内径。

所述引流段直段与发动机壁面相距小于0.15倍爆震室内径。

有益效果

本发明提出的一种脉冲爆震发动机爆震室，有益效果包括三个方面：首先，由于收缩段是一个逐渐收缩的流道，相比于普通Schelkin螺旋突变的流道，本发明的正向流动损失小。同时本发明爆震室内壁并未完全布满爆震增强装置，相比于普通Schelkin螺旋布满爆震室的结构，本发明进一步减小了爆震室内的正向流阻损失。而较小的正向流阻损失有利于发动机推进性能的提升。但是，在减小正向流阻损失的同时，本发明同时也能在较短的距离内形成爆震波。这是因为，类似于其他爆震增强装置，压缩波能够在该爆震室两个爆震增强装置之间多次反射叠加。压力波的多次反射增强了火焰的相互作用，使得火焰不断加速并最终形成爆震波。其次，相比于传统的Schelkin螺旋，本发明的爆震增强装置不易烧蚀，能有效地提高爆震室的使用寿命。传统的Schelkin螺旋通过焊接方式与发动机连接，当发动机高频工作时，爆震室内温度很高，容易烧蚀焊点，使得Schelkin螺旋失效。