[发明专利]一种基于两级爆震的新型吸气式脉冲爆震发动机系统

说明书

本发明公开了一种新型吸气式脉冲爆震发动机，包括空气供给系统，爆震室系统，起爆系统，燃油供给系统，以及相应的控制系统。本发明提供了一种可在不减少可爆混合物填充量的前提下有效提高爆震发动机运行频率的方法；在一定程度上解决了现有吸气式脉冲爆震发动机燃气反传的问题，对开发可实用大功率爆震发动机提供了新的途径。本发明的主要特征是：主爆震室为唯一高速旋转部件，通过主爆震室的旋转，控制空气的间歇填充，实现主爆震室内的间歇爆震燃烧。

技术领域

本发明涉及航空宇航发动机技术领域，尤其是一种基于两级爆震的新型吸气式脉冲爆震发动机系统。

背景技术

航空航天飞行器的发明开启了人类向空天领域发展的新篇章，各种航空、航天发动机的相继问世，加快了人类向空天进军的脚步。与此同时，复杂的飞行环境对推进系统提出了高性能、宽速域、宽空域等苛刻要求。现有的航空航天动力装置，主要基于常规的等压燃烧方式，其技术水平已经发展到了一个相当成熟的阶段，很难进一步提高其性能。爆震发动机作为一种基于爆震热力循环方式的新型动力装置，具有潜在的性能优势，同时可以在更宽的飞行条件下使用，有着广阔的应用前景，引起了世界范围内的广泛关注。

由于爆震波的产生是间歇式的，具有周期性，所以较高的工作频率是增加爆震发动机推力、提高爆震发动机工作稳定性的必要条件之一；但是受当前常规阀门技术的限制，很难同时保证阀门系统开关的高频、大流量和高可靠性这几个要求。现有的高频电磁阀在高频下很难保证工业用发动机所需的大流量通路要求，也较难保证发动机长时间稳定工作的要求；常规阀门很难保证爆震发动机所需的高频开关要求。

现有的吸气式爆震发动机系统，虽然能自吸入空气作为氧化剂，实现高频、大流量工作，但不能有效地防止爆震产生的高温高压气流的反传，其工作性能较难保证。

发明内容

本发明解决的技术问题是：为解决现有技术的不足，本发明提出了一种适合大流量、高频、自吸气和高可靠性的脉冲爆震发动机系统方案。

本发明的技术方案是：一种基于两级爆震的新型吸气式脉冲爆震发动机系统，包括起爆管、主爆震室头部、主爆震段和尾喷管，其中主爆震室头部、主爆震段和尾喷管依次连接，起爆管与主爆震室头部相连，且二者相互贯通；其特征在于，所述主爆震段包括第一密封管、间隔段和第二密封管；所述第一密封管、间隔段和第二密封管通过法兰依次连接，第一密封管通过法兰与爆震室头部相连，主爆震室头部有轴承室，轴承的外圈安装在主爆震室头部的轴承室内，第二密封管与尾喷管通过法兰相连，尾喷管有轴承室，轴承的外圈安装在尾喷管的轴承室内，间隔段安装于两个密封管之间；燃油供给系统负责向起爆管和主爆震室填充燃料；整个系统由轴承外圈支撑、固定。

本发明的进一步技术方案是：空气供给系统包括两路，一路为机载APU空气压缩机供气通路，另一路为飞行器进气道供气通路，两个供气通路连接至进气分配器；进气分配器连接至密封管的各个进气口；进气分配器为空气分流管路系统，进气分配器的主要作用是将经过机载APU压缩机压缩或者飞行器进气道压缩的空气引导至密封管的各个进气口，并合理分配进入各密封管进气口的进气量和进气压力。

本发明的进一步技术方案是：密封管安装在主爆震室外面，并与主爆震室同轴；密封管内侧由栅格组成；主爆震室进气口导叶与密封管内部栅格形成密封配对，在爆震室进气口转过密封管进口时，对主爆室内的气体形成密封，防止主爆震室内的高温高压气体向径向泄漏；密封管两端为迷宫密封，用于防止主爆震室内的高温高压气体向轴向泄漏。

本发明的进一步技术方案是：主爆震室头部与位于气流上游的轴承外圈相连接，轴承外圈为相对静止部件，所以爆震室头部也保持相对静止。