[发明专利]一种减小吸气式脉冲爆震发动机进气道反压的机械阀

说明书

技术领域

本发明属于脉冲爆震发动机领域，具体地说,涉及一种减小吸气式脉冲爆震发动机进气道反压的机械阀。

背景技术

吸气式脉冲爆震发动机是一种利用间歇性的爆震波产生的高温、高压的燃气来产生推力的新概念推进装置。吸气式脉冲爆震发动机是周期性产生爆震波，新鲜的空气必须也周期性地填充入爆震室，所以其进气道不能完全封闭。按照进气道内是否带有机械阀，吸气式脉冲爆震发动机进气道可分为机械阀式和气动阀式两种进气道。

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，即过驱爆震，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，严重时进气道会不起动。所以进气道内阀的另一个功能是将爆震室内的高压环境与进气道隔离开来，使得进气道不仅能为发动机的稳定工作提供连续稳定的来流，还能在下游爆震室传播过来的周期性振荡背压下保持较小的总压损失和较高的稳定裕度。机械阀式进气道已被尝试用于吸气式脉冲爆震发动机，如旋转阀式进气道，旋转阀既能控制进气又能隔离爆震循环时爆震室的高压。但是，旋转阀的使用带来了旋转部件的驱动、控制及寿命问题，增加了系统的复杂性，流阻变大，并且由于阀门本身的技术限制也会影响发动机工作频率的提高。另一种进气道形式为气动阀式进气道，通过设计进气流道内的几何结构和发动机工作特性使发动机实现自适应工作。相对于旋转阀式进气道，气动阀式进气道结构较为简单，质量较小且不需要机械阀门。由于没有机械阀门，在进气阶段，气动阀式进气道的进气阻力比机械阀式进气道的进气阻力要小很多。但是，由于爆震室内的压力很高，要想凭借气动阀完全阻止燃气的反传，还需要研究者做大量的工作。

现有技术中，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，在进气道之后如点火室或爆震室内加入减小反压的公开结构较少。实际上，回传爆震波形成的位置距离进气道较远，在进气道末端与回传爆震形成位置之间的这一段距离，完全可以植入对应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

为了避免现有技术存在的不足之处，本发明提出一种减小吸气式脉冲爆震发动机进气道反压的机械阀，该机械阀能减少回传到进气道内的反传燃气流量，同时减小其总压，从而减小了反传燃气对发动机进气道的影响，有利于提高发动机工作的稳定性和推进性能。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:包括进气道壳体连接法兰、爆震室壳体连接法、文丘里、进气罩、弹性簧片、进气孔、凸台、螺纹孔，进气道壳体连接法兰与爆震室壳体连接法兰相对扣合形成轴向贯通的环形凹槽，文丘里固定在凹槽内，两连接法兰通过螺栓固定连接；所述文丘里为圆环形结构，前段为逐渐收缩的流道，中间段为与爆震室壳体平行的直管段，后段形成逐渐扩张的流道，进气罩装卡在文丘里的直管段，且与文丘里直管段紧密配合；所述进气罩为圆柱环形，进气罩内壁面为等边多边形柱面，进气罩内环壁前段周向等间距有多个矩形进气孔，进气孔内端面为垂直面，进气罩内环壁后段有多个与进气孔相对应的凸台，凸台中心有螺纹孔，弹性簧片通过螺钉固定在凸台上，在气动力的作用下弹性簧片发生弯曲变形盖住进气孔或弯向轴心。

所述弹性簧片之间的间隔距离不小于1.5mm。

所述进气孔的宽度与弹性簧片的宽度比值不大于0.9。

所述凸台与进气孔内端垂直面的距离为1.5mm～2.5mm；凸台内接圆直径与发动机内径比值不小于0.66。

有益效果

本发明提出的减小吸气式脉冲爆震发动机进气道反压的机械阀，由文丘里、进气罩和弹性簧片三部分组成。进气罩与文丘里紧密配合，弹性簧片通过螺钉固定在进气罩内环的凸台上。沿着来流方向，文丘里的前段形成逐渐收缩的流道，中间段为与爆震室壳体平行的等截面直管段，后段形成逐渐扩张的流道，扩张曲面凹向爆震室内壁；进气罩固定在文丘里的直管段，且与文丘里内直管段紧密配合。进气罩内壁面为等边多边形柱面，进气罩内环壁前段周向等间距有多个矩形进气孔，进气罩内环壁后段有多个与进气孔相对应的凸台，凸台中心有螺纹孔，弹性簧片通过螺钉固定在凸台上；弹性簧片在气动力的作用下发生弯曲变形遮盖住进气孔或弯向轴心。

本发明机械阀能加速燃油和空气的掺混，减小掺混距离，有效地缩短发动机的长度，并能在压力反传时减小流通面积，减小回传至进气道的燃气流量及其压力，从而减小进气道内的压力脉动，有利于吸气式脉冲爆震发动机的稳定工作和提升推进性能。