[发明专利]一种脉冲爆震发动机爆震室结构及起爆方法

说明书

本发明提出了一种脉冲爆震发动机燃烧室结构及起爆方法，通过在嵌入主爆震室的射流管尾部侧向开孔，在射流头部采用火花塞点火，携带大量活性基团的热射流从射流管尾部侧孔和右端出口进入主爆震室，使得初始点火能量显著放大，同时射流管尾部开孔的结构又实现了多点火源点火，既有利于激波间的相互碰撞、叠加、火焰前端激波强度的增强，又增大了点火面积，进而使得爆震波在较短的距离内产生。本发明极大地缩短了主爆震室中DDT距离，提高了脉冲爆震发动机的工作频率。

技术领域

本发明涉及脉冲爆震发动机技术领域，特别涉及一种新型脉冲爆震发动机燃烧室结构及起爆方法。

背景技术

脉冲爆震发动机是一种基于爆震燃烧的新概念推进系统，与传统发动机中的爆燃燃烧相比，爆震燃烧模式具有更高的热效率(49％)、更快的燃烧速率(2000m/s)。除此以外，脉冲爆震发动机飞行范围宽广(0～5Ma)、结构简单、燃料消耗率更低、推力大，是未来先进航空航天飞行器的理想动力之一。

生成爆震波是脉冲爆震发动机的内在本质，因此爆震波的触发是脉冲爆震发动机的关键技术所在。通常，脉冲爆震发动机的起爆有两种方法：直接起爆和间接起爆。

而通过高能量强点火模式的爆震波直接起爆在工程上目前还难以实现，因为大部分的碳氢燃料和空气混合物直接起爆需要的能量很高。工程上可行的方法是间接起爆：通过低能量的点火源首先产生缓燃波，然后通过火焰加速、激波和火焰的相互作用最终实现缓燃向爆震的转变(Deflagration to Detonation Transition，简称DDT)。以往的脉冲爆震发动机的起爆中一般采用火花塞点火，但是由于火花塞本身的限制，其点火能量较小且点火延迟时间较大，导致DDT的距离较长，较长的DDT距离会降低发动机工作频率，进而影响了脉冲爆震发动机的性能。

发明内容

缓燃向爆震转变(DDT)过程的长短决定了爆震室的长度，因此在很大程度上影响了脉冲爆震发动机的频率。为了进一步缩短DDT距离实现脉冲爆震发动机的短距快速起爆，本发明提供了一种新型脉冲爆震发动机燃烧室结构及起爆方法，通过在嵌入主爆震室的射流管尾部侧向开孔，在射流头部采用火花塞点火，携带大量活性基团的热射流从射流管尾部侧孔和右端出口进入主爆震室，使得初始点火能量显著放大，同时射流管尾部开孔的结构又实现了多点火源点火，既有利于激波间的相互碰撞、叠加、火焰前端激波强度的增强，又增大了点火面积，进而使得爆震波在较短的距离内产生。本发明极大地缩短了主爆震室中DDT距离，提高了脉冲爆震发动机的工作频率。

本发明的技术方案为：

所述一种脉冲爆震发动机爆震室结构，其特征在于：包括主爆震室和射流管；所述射流管的开口端从主爆震室的封闭端嵌入主爆震室中；

所述射流管处于主爆震室外部的壁面上安装有进气阀门、火花塞和燃油喷嘴；所述射流管处于主爆震室内部的壁面上开有两列侧孔，射流管通过端部开口以及两列侧孔与主爆震室相通；

所述主爆震室的壁面上安装有进气阀门和燃油喷嘴。

进一步的优选方案，所述一种脉冲爆震发动机爆震室结构，其特征在于：主爆震室和射流管均为圆管；主爆震室和射流管的轴线相互平行；射流管壁面上的每列侧孔由处于同一轴向位置且沿射流管周向均布的若干侧孔组成。

进一步的优选方案，所述一种脉冲爆震发动机爆震室结构，其特征在于：射流管壁面上的两列侧孔将处于主爆震室内部的射流管分为轴向长度相等的3段。

进一步的优选方案，所述一种脉冲爆震发动机爆震室结构，其特征在于：处于主爆震室内部的3段射流管的长度n与射流管的直径d比值为1.2～1.5。

进一步的优选方案，所述一种脉冲爆震发动机爆震室结构，其特征在于：射流管壁面上的两列侧孔孔径m与射流管的直径d的比值为0.2～0.4。