[发明专利]一种自适应脉冲爆震发动机用燃料喷注系统

说明书

本发明公开了一种可自适应地向脉冲爆震发动机燃烧室内喷注燃料的装置，是适用于自适应脉冲爆震发动机的燃料喷注系统，主要包括氧化剂供给系统、燃料供给系统和喷注阀。本发明利用脉冲爆震燃烧室内周期性的压力波动，实现燃料供给通路自适应的周期性通断，实现脉冲爆震燃烧室内周期性的爆震燃烧。本发明所使用的燃料喷注装置，可以使用较大的喷注压力，可以得到较好的雾化效果；利用氧气对燃料液滴的破碎和掺混作用，强化燃料的雾化。本发明通过延迟燃料的供给，使燃料进入燃烧室的时间略滞后于空气进入的时间，利用先进入的空气作为隔离气，实现高温燃烧产物与新填充可爆混合物的隔离，不再需要当前自适应脉冲爆震发动机所需的隔离气系统，简化了系统结构。

技术领域

本发明涉及航空航天发动机技术领域，尤其是一种自适应脉冲爆震发动机用燃料喷注系统。

背景技术

脉冲爆震发动机是利用周期性的爆震燃烧产生推力的新概念发动机，具有结构简单、循环效率高、工作范围宽等潜在的技术优势。由于爆震波的产生是周期性的，所以在一定几何尺寸下，提高工作频率是脉冲爆震发动机增加推力、提高工作稳定性的发展方向之一。然而，受可爆混合物的填充速度和隔离过程的影响，频率的进一步提高受到限制。

目前，脉冲爆震发动机的燃料喷注系统，多是采用电磁阀或者机械旋转阀进行控制的。由于受到结构的限制，常规阀门很难满足脉冲爆震发动机的使用要求。例如，在燃料系统高频填充时，电磁阀往往来不及响应，经常处于常开的状态，基本无法满足爆震发动机周期性起爆的要求，会造成爆震频率不稳定。

当前自适应脉冲爆震发动机需要利用隔离气分隔燃烧产物和新填充的可爆混合物，所以需要携带大量不能做功的惰性气体。这会增加动力系统的复杂程度，也会增加飞行器整机的设计难度。

由于爆震发动机的火焰传播速度非常快，较大的燃料液滴来不及蒸发，无法参与放热反应。所以，雾化的效果会直接影响爆震发动机的运行性能。当前使用惰性气体做隔离气的自适应脉冲爆震发动机，燃料喷注压力一般低于隔离气的喷注压力。如果使用较高的隔离气进气压力，会降低发动机系统运行的可靠性和安全性。在使用较低的隔离气进气压力时，如果燃料喷注压力过大，燃料会先于隔离气进入燃烧室，这会导致缓燃，也会造成燃料浪费；而较低的燃料喷注压力会影响燃料的雾化，使燃料与空气混合的均匀度降低，进而影响了燃料的燃烧效率。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为解决现有技术的不足，本发明提出了一种自适应的脉冲爆震发动机用燃料喷注系统。

本发明的技术方案是：一种自适应脉冲爆震发动机用燃料喷注系统，主要包括氧化剂供给系统、燃料供给系统、喷注阀；其中，氧化剂供给系统包括空气供给系统和氧气供给系统，空气通过进气道系统供给，氧气通过氧气供给系统供给；氧化剂供给系统提供的空气和氧气、燃料供给系统提供的燃料分别由各自的分配器和相应的管道输送至各爆震室；爆震室数量依据动力系统的推力需求确定。喷注阀通过氧气接口和燃料接口分别与氧气供给系统和燃料供给系统相连接。进气道系统主要用于向爆震燃烧室提供空气作为氧化剂和隔离气，是爆震发动机主要的工作气源；氧气供给系统主要用于强化燃料雾化、提高爆震燃烧室内的氧化剂浓度，使爆震燃烧更容易进行；燃料供给系统主要用于向爆震燃烧室提供液态燃料；喷注阀主要用于将液态燃料充分雾化，并在爆震燃烧室内形成可爆混合物。