[发明专利]一种基于高速射流的爆轰激励系统及方法

说明书

本发明提供一种基于高速射流的爆轰激励系统，包括激波管，该激波管上设有多个开孔，并通过这些开孔沿激波管的长度方向依次与试验混合气体系统、数据采集系统和射流控制系统配合安装，且该激波管的末端设有所述点火系统；所述数据采集系统包括等间隔地插设于激波管的所述开孔的多个光纤传感器和多个冲击波探针，射流控制系统和点火系统均与一控制面板相连。本发明还提供一种爆轰激励方法。本发明的基于高速射流的爆轰激励系统通过高速射流与火焰相互作用，通过高速射流对爆轰产生激励，因此，能够达到较小的阻塞比，有效地缩短燃烧转爆轰距离，并减小整个爆轰过程的总压损失。

技术领域

本发明涉及发动机系统，具体涉及一种爆轰激励系统及方法。

背景技术

气相爆轰物理的研究具有重要的学术意义和应用价值：近几十年来超高速爆轰发动机的设计需求极大地推动了气相爆轰研究的发展，通过对气相爆轰特征和规律的分析可以为进一步研究气相爆轰提供依据，从而对现有的相关理论表述和机理分析进行补充和完善，促进爆轰发动机的发展。

超高速爆轰发动机由于其热循环效率高、工作范围宽广、结构简单等优点具有广泛的应用前景。在超高速爆轰发动机的研究过程中，关键的一个问题是要在爆轰管(即激波管)内快速形成稳定传播的爆轰波。在超高速爆轰发动机的循环过程中，由于燃料填充以及燃烧产物排放时间较长(通常会达到几十毫秒)，为提高发动机的性能，必须尽可能地缩短燃烧及爆轰的时间，燃烧转爆轰过程时间和距离过长，将会导致高速爆轰发动机长度增加，从而增大发动机的重量。

目前爆轰激励系统主要是通过安装物理孔板和Shchelkin弹簧来作为爆燃转爆轰的激励装置。但物理孔板爆燃转爆轰装置的阻塞比较高，管内的总压损失较大；若采用较短的弹簧以实现较短的爆轰距离，则只有在弹簧具有最高阻塞比时才能形成稳定持续的爆轰波，而若采用较小阻塞比的弹簧，则只有在其长度增加时，才能实现燃烧转爆轰过程。因此，现有的爆轰装置无法同时满足弹簧阻塞比较小和爆轰距离较短。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于高速射流的爆轰激励系统及方法，以达到较小的阻塞比，有效地缩短燃烧转爆轰距离，并减小整个过程的总压损失。

为了实现上述目的，本发明提供一种基于高速射流的爆轰激励系统，包括激波管，该激波管上设有多个开孔，并通过这些开孔沿激波管的长度方向依次与试验混合气体系统、数据采集系统和射流控制系统配合安装，且该激波管的末端设有所述点火系统；所述数据采集系统包括等间隔地插设于激波管的所述开孔的多个光纤传感器和多个冲击波探针，射流控制系统和点火系统均与一控制面板相连。

所述光纤传感器的数量多于冲击波探针的数量，每个冲击波探针均与其中一个光纤传感器在沿激波管的长度方向上彼此对应。

所述光纤传感器与一光电转化装置相连，所述冲击波探针与一压电信号转化装置相连，且该光电转化装置和压电信号转化装置均与一示波器相连。

所述数据采集系统还包括一压力传感器(26)。

所述射流控制系统包括插设于激波管的所述开孔的单向阀、与单向阀相连通的电磁阀以及与电磁阀连通的储气罐。

所述试验混合气体系统包括两个分别插设于激波管的所述开孔的进出气口、一真空泵、多个气瓶以及与进出气口、真空泵和气瓶均相连的气体混合控制器，气体混合控制器包括分别与进出气口、真空泵和气瓶相连的多个阀门和管路。

所述气瓶的数量为4个，所述的4个气瓶分别装有燃料、氧气、可燃气体和高压惰性气体。

装有惰性气体的气瓶通过所述气体混合控制器与所述射流控制系统相连。

所述激波管由4个试验段组成，且相邻两个试验段之间都通过一法兰盘相连，且该法兰盘的中间装设有隔膜。

另一方面，本发明提供一种基于高速射流的爆轰激励方法，包括：