[发明专利]一种两相高频预爆器

说明书

技术领域

本发明涉及一种两相高频预爆器，特别是涉及一种80Hz以上工作的气/液两相脉冲爆震发动机的预爆器，属于脉冲爆震发动机技术领域。

背景技术

脉冲爆震发动机(Pulse Detonation Engine，PDE)是以爆震燃烧波模式释放化学能的动力装置。爆震波的触发通过两种方式来实现，一种是直接触发方式，另一种是间接触发方式。直接触发需要105J量级的点火能量，使用传统的电点火器无法满足高频爆震波的直接触发；间接触发爆震是通过缓燃向爆震转变的方式(Deflagration to Detonat ion Transition，简称DDT)实现，而DDT过程在光滑管内需要很长的距离。为了缩短发动机长度，减轻其质量，需在较短爆震室内实现DDT过程。为解决上述问题，目前，一般都是在爆震室内设置形式不同的助爆装置，但助爆装置在助爆的同时带来较大的阻力损失，无法产生高频爆震波。

因此，在间接触发爆震的前提下，研制一种低流阻的爆震燃烧室，以最大限度的降低PDE内部装置带来的推力损失，成为当前研究的热点问题。而带预爆管装置的PDE能在小直径的、设有助爆装置的小型爆震管内产生爆震波，通过该爆震波向大管径传播直接触发大管径内可爆混气爆震燃烧，有效的减少PDE燃烧室内的助爆装置，增加PDE的性能。《航空学报》第30卷(2009年)第3期有关于“预爆管式脉冲爆震原型机试验研究”的报道，预爆管装置的主要问题是爆震管内部结构复杂、流动阻力大，造成了工作频率仅为66.7Hz，并且这个预爆器管直径只有30mm，较难应用于大管径PDE爆震触发。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术不足，提供一种结构简单、流动阻力小、在短距离(爆震管长径比L/D=10～14)内实现了缓燃向爆震的转捩的两相高频预爆器。

本发明的技术解决方案：一种两相高频预爆器，包括气动阀、火花塞和爆震管，所述的爆震管内部沿气流和燃油流动方向依次安装油气分配及掺混装置、扩焰装置、强化燃烧装置A、强化燃烧装置B和激波反射装置，油气分配及掺混装置的前端面与爆震管前端面距离L1=(1.0～1.2D)，在油气分配及掺混装置和扩焰装置之间的爆震管璧面上加工点火凹槽，油气分配及掺混装置的后端面与点火凹槽前端面距离L2=(0.5～0.7D)，点火凹槽的后端面与扩焰装置前端距离L3=(1.0～1.2D)，扩焰装置的后端与强化燃烧装置A的前端面距离L4=(1.5～1.7D)，强化燃烧装置B的后端面与激波反射装置的前端距离L8=(1.0～1.2D)，其中D为爆震管的内径。

所述的强化燃烧装置A由两片A型强化燃烧装置组成，两片A型强化燃烧装置之间的距离L5=(1.0～1.2D)，单片A型强化燃烧装置的阻塞比为0.3～0.4。

所述的强化燃烧装置B由两片B型强化燃烧装置组成，两片B型强化燃烧装置之间的距离L7=(1.0～1.2D)，单片B型强化燃烧装置的阻塞比为0.3～0.4。

所述的强化燃烧装置A和强化燃烧装置B之间的距离L6=(1.0～1.2D)。

所述的扩焰装置为横截面是V型开口的环形结构，V型开口朝向与气流方向相同，V型开口的夹角β的取值范围为30°～40°，扩焰装置阻塞比为0.3～0.4。

所述的激波反射装置为抛物面形成的腔体结构，腔体结构开口朝向与气流方向相反，激波反射装置阻塞比为0.3～0.4。

所述的油气分配及掺混装置由分油环和掺混段组成，掺混段为环状结构，环状结构端面上均匀分布若干V型开口槽，掺混段通过V型开口槽与分油环连接成一整体，油气分配及掺混装置阻塞比为0.3～0.4。

所述的V型开口槽的开口朝向气流和燃油的上游方向，V型开口槽的夹角α的取值范围为50°～60°。

所述的气动阀中心位置处安装旋流装置，旋流装置包括燃油溅板、集油腔、旋流器和旋流装置中心锥，旋流装置中心锥后缘为锥体结构，锥体结构夹角γ的取值范围为50°～60°。

本发明与现有技术相比的有益效果：

(1)本发明通过合理设计了爆震室内部结构，优化各个主要部件及安装位置，采用强化燃烧和激波反射相结合的方式，在短距离(爆震管长径比L/D=10～14)内实现了缓燃向爆震的转捩；

(2)本发明采用缓燃向爆震转变与激波向爆震转变相结合的组织混气燃烧方式，有利于爆震波在爆震室较短距离(时间)内成功触发；