[发明专利]一种涡轮爆震发动机

说明书

技术领域

本发明涉及一种涡轮爆震发动机，属于发动机技术领域，尤其是主要应用于飞行器的涡轮发动机技术领域。 

背景技术

爆震发动机（PDE，Pulse Detonation Engine）是一种基于爆震燃烧的新概念发动机。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容燃烧，由于定容燃烧的热循环效率大大高于定压燃烧（普通的发动机都是定压燃烧），达到49%（定压燃烧效率为27%），因此，采用爆震燃烧的推进系统可大大改善性能。当爆震频率很高时（达到80～100Hz），就可以产生连续的推力。

PDE的用途很多，它可作为导弹、靶机、诱饵机、无人驾驶飞机、无人战斗机的动力，也可用于桨尖喷气旋翼机，将来还可能用于军民用飞机甚至太空飞行器推进，作为登月飞行器、星际旅游飞行器或入轨飞行器的动力，将给空间运输带来一次革命。预计，PDE将首先用于下一代超音速巡航导弹上。

爆震发动机的爆震管的设计十分重要，传统的爆震发动机的爆震管通常是一根直圆管，其中心轴线不变，爆震管一般很长，热循环效率不高。中国专利文献公布号为CN102042121A的发明专利申请文件公开了一种多管脉冲爆震发动机的爆震管结构，它包括至少2个爆震管，所有爆震管的中心轴线沿圆周方向均匀分布，沿圆周方向相邻的两个爆震管采用圆弧形联焰管相连通，联焰管内径与爆震管内径之比为1/3～1，联焰管中心轴线距爆震管燃料喷口的距离为爆震管内径的2～4倍，在每个联焰管管壁中间位置安装有点火器。该发明能在采用小能量点火的前提下提高多管脉冲爆震发动机中单管的点火能量，缩短同样点火条件下单管DDT距离，并能减小燃气反传对吸气式多管脉冲爆震发动机的不利影响，提高多管工作的同步性。然而这种结构单管的工作效率依然不高，且联焰管和联焰孔的设计也增加了结构的复杂性。

另外，现有的爆震发动机还有高频相应差，各工作循环衔接难以连续等问题。因此，现有的爆震发动机还有很多值得改进的地方。

发明内容

本发明的目的在于提供一种涡轮爆震发动机，以提高涡轮发动机工作频率，简化发动机结构，以克服现有技术的不足。

为实现本发明的目的，本发明采用了这样的技术方案：本发明的涡轮爆震发动机包括涡轮部，涡轮部与常规的涡轮增加发动机的结构类似，作用是将空气压缩成高压气体以增强爆燃的效果。通常由静止的导向叶片和转动的工作叶轮组成。当然，本发明的发动机同样设置了进气结构和燃烧室等部件，采用的都是常规现有技术。本发明除了具有常规涡轮发动机的一般结构外，它还在涡轮部和尾喷口之间设有一个爆震部，爆震部与涡轮部在同一涡轴上，爆震部前后各设有一块相互平行的爆震部前板和爆震部后板，并且爆震部还设有三根螺旋缠绕在涡轴上的爆震管，三根爆震管的环向间距为120°，且在涡轴上同向螺旋设置。燃油与空气混合并经涡轮加压后进入爆震部的爆震管中点燃，并发生爆震，由于三根爆震管采用了螺旋方式布置，燃料在发生爆震时还提供了一个极大的旋转动力，从而产生强大的推力。其产生的推力是常规涡轮发动机的数倍，从而大大提高了发动机的工作频率。

进一步的，三根爆震管设置在爆震部前板和爆震部后板之间，且三根爆震管在爆震部后板上的环向位置各相对于爆震部前板转动了120°。三根爆震管在涡轴上每转动120°完成一个工作循环，一个工作循环的过程通常经过进气——密闭——爆燃三个步骤。

另外，在爆震部的前后两端还分别设有两块平行于所述爆震部前板和爆震部后板的前挡板和后挡板；在前挡板上设有进气口，在后挡板上设有尾喷管口，尾喷管口连接一根尾喷管。在所述前挡板上还设有火花塞，在所述后挡板上还设有可调废气排气口。火花塞用于点燃爆震管中的已被加压的燃料空气混合物，而可调废气排气口用于排出爆震产生的废气。