[发明专利]旋转爆轰发动机实验装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种旋转爆轰发动机实验装置，属于发动机研究领域。

背景技术

旋转爆轰发动机是一种新型的爆轰发动机。由于其爆轰波长期存在于环形燃烧室中，并且一直处于运动状态，故无需高速来流和不停顿的点火，也不产生因爆轰出口而诱导的噪音。环形燃烧室中的爆轰波沿着圆周方向连续旋转传播，高压爆轰产物迅速膨胀，沿轴向高速排出，从而产生推进力。因此，在推进方面，旋转爆轰发动机同时具备了脉冲爆轰发动机和驻定爆轰发动机的某些优点，即：可以零起动、噪音小、爆轰产物的污染小、更高的热效率、结构简单、体积小、更大的推重比、工作范围更宽、可加装喷管产生矢量推力，增加飞行的机动性。成熟的旋转爆轰发动机技术可用于导弹和宇航运载飞行器等方面的新型动力装备，是理想的爆轰推进方式，拥有广阔的应用前景。

现有对旋转爆轰发动机的实验研究较少且问题也比较多，如北京大学王健平教授对旋转爆轰发动机的实验研究【李洋,王字辉,刘宇思等.旋转爆轰发动机中激波对爆轰波传播影响的实验探究[C].//第十六届全国激波与激波管学术会议论文集.2014:505-512.】，实验装置存在传感器放置不合理、燃料和氧气混合质量不高以及不可调整等问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有相关实验技术中存在的传感器放置不合理、燃料和氧气混合质量不高以及不可调整的问题，提供一种旋转爆轰发动机实验装置。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

旋转爆轰发动机实验装置，包括端盖、外壁、内腔以及燃料输入控制环；端盖上分布有螺孔，氧气输入口；外壁上分布有螺孔，燃料输入口，点火器放置口，传感器放置口；内腔上分布有螺孔，氧气在环形燃烧室的入口，燃料在环形燃烧室的入口；燃料输入控制环上分布有通孔；

连接关系：

端盖为带有阶梯的圆柱体，端盖上分布有螺孔，氧气输入口；

外壁为中空的圆柱体，圆柱体底端外侧有凸台，底端内侧开有凹槽；外壁上分布有螺孔，燃料输入口，点火器放置口，传感器放置口；传感器放置口的连线与中轴线成夹角，并且传感器放置口之间的距离均等；

内腔为一端有凹槽的圆柱体，凹槽部分与端盖的凸出部分向契合；内部有中空腔体，用于存储氧气；内腔上分布有氧气在环形燃烧室的入口7，氧气在环形燃烧室的入口7位于燃料输入控制环凸台与点火器放置口4之间；

燃料输入控制环为中空圆柱体，内侧有凸台，凸台与内腔之间的缝隙即为燃料在环形燃烧室的入口；燃料输入控制环上开设有通孔，与外壁上的燃料输入口在同一位置，使得燃料依次通过燃料输入口、通孔与燃料在环形燃烧室的入口到达环形燃烧室；

利用螺栓将端盖与内腔连接；将燃料输入控制环放置于外壁底端内侧的凹槽中；利用螺栓将端盖与放置了燃料输入控制环的外壁连接。

工作过程：

将氧气输入口与氧气罐利用安装了电磁阀门的管道相连接；将燃料输入口与燃料罐利用安装了电磁阀门以及防回流装置的管道相连接；将点火器置入外壁上的点火器放置口；将传感器置入外壁上的传感器放置口并连接至信号采集设备；将氧气输入管道、燃料输入管道上的电磁阀门以及点火器连接至控制系统。

燃料经过燃料输入口进入实验设备，再经过燃料在环形燃烧室的入口进入环形燃烧室；氧气经过氧气输入口进入实验设备，再经过氧气在环形燃烧室的入口最终进入环形燃烧室与燃料进行混合。

使用控制系统控制氧气以及燃料的输入流量与时间，并且控制点火时间和能量，以控制旋转爆轰持续时间，达到保护实验装置和保证实验安全的目的。

利用旋转爆轰发动机实验装置可以实测出燃料和氧气在环形燃烧室中发生旋转爆轰时爆轰波头的个数、爆轰压力、爆轰波传播的沿圆周方向的速度与沿轴线方向的速度、环形燃烧室内的温度等数据。

有益效果：

1、本发明的旋转爆轰发动机实验装置，压力传感器放置口的位置设置更为合理，在圆周上斜着放置的好处是能够同时测量爆轰火焰沿着圆周方向以及中心轴方向的速度。

2、本发明的旋转爆轰发动机实验装置，氧气在环形燃烧室的入口直径为1mm，数量达到一百个；能够使得燃料和氧气混合的更加均匀，提高在环形管道中发生连续旋转爆轰现象的可能性。

3、本发明的旋转爆轰发动机实验装置，燃料在环形管道的入口大小能够调节，可以控制燃料的输入速度以及燃料与氧气的混合质量。

附图说明

图1为本发明的外观示意图；

图2为本发明的左视图；

图3为端盖示意图；

图4为本发明外壁和内腔部分的A-A剖面图；