[发明专利]一种基于斯特林循环冷却的脉冲爆震发动机有效
申请号: | 201910678000.X | 申请日: | 2019-07-25 |
公开(公告)号: | CN110454299B | 公开(公告)日: | 2021-09-24 |
发明(设计)人: | 王可;赵明皓;郑家炜;王致程;刘赛南;高煜杭;范玮 | 申请(专利权)人: | 西北工业大学 |
主分类号: | F02K7/02 | 分类号: | F02K7/02;F02K9/60;F02K9/95;F25B9/14 |
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地址: | 710072 陕西*** | 国省代码: | 陕西;61 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 基于 斯特林 循环 冷却 脉冲 发动机 | ||
1.基于斯特林循环冷却的脉冲爆震发动机,包括爆震管系统、斯特林循环模块和供油系统,其特征在于通过合理设计斯特林循环模块,使之能够将爆震管系统产生的废热转化为轴功并对外输出,同时能够预热油箱内的燃料;爆震管系统主要分为爆震管混合点火段、爆震管DDT段和尾喷管段,爆震管DDT段是爆震波的产生部位,该段燃料燃烧剧烈,热量产生最多,因此是脉冲爆震发动机壁面冷却的核心位置;在DDT段内部安装有爆震增强装置,用来缩短DDT过程的时间,并在外部安装有爆震管集热腔,用来吸收爆震管壁面积累的废热,该腔体整体为一圆柱形壳体,内壁处设有30-50个长方形导热片,尾端与热气缸连接;斯特林循环模块由驱动系统和换热系统组成,其中,换热系统包括冷气缸、冷气缸散热片、冷热气体交换导管和热气缸;驱动系统包括冷气缸活塞、冷气缸传动杆、热气缸活塞、热气缸传动杆和转轮;热气缸安装在爆震管DDT段旁边,一侧与爆震管集热腔连接,另一侧与冷热气体交换导管连接;冷气缸安装在油箱内部,并与冷热气体交换导管连接;各连接处采用焊接的方式,以保证密封性;冷气缸散热片均匀分布在冷气缸的圆柱形外壁上,共有30-50个长方形散热片,等间距布置,以保证气缸内气体快速降温;冷/热气缸活塞分别安装在冷/热气缸中,并在背离气缸方向分别安装有冷/热气缸传动杆;冷/热气缸传动杆一侧与气缸活塞铰接,另一侧与转轮铰接;供油系统包括,油箱、供油管路和电磁阀;油箱为小型航空发动机油箱,上面设有油箱注油孔和油箱出油孔,在油箱靠近爆震管的一侧开孔,将冷气缸放置其中,并在对侧开有小孔,用以安装冷热气体交换导管,最后焊接密封,保证油箱的密闭性;供油管路为常规燃油供给线路,沿途设有电磁阀、流量计。
2.根据权利要求1所述的基于斯特林循环冷却的脉冲爆震发动机,其特征在于:爆震管系统为脉冲爆震发动机的主体结构,整体为圆柱形,采用超高强度钢制成,具有抗拉强度高,韧性好的特点,保证脉冲爆震发动机长时间安全稳定工作。
3.根据权利要求2所述的基于斯特林循环冷却的脉冲爆震发动机,其特征在于:爆震管混合点火段的作用是将燃料和氧化剂进行混合并点火,在该段前侧分别设有燃油进口、氧化剂进口和火花塞;尾喷管段是一扩张型尾喷管。
4.根据权利要求1所述的基于斯特林循环冷却的脉冲爆震发动机,其特征在于:当爆震管集热腔内工质氦气受热膨胀时,受热工质传送到热气缸并驱动热气缸的活塞及其热气缸传动杆做直线伸缩运动,然后受热工质继续沿着冷热气体交换导管传送至冷气缸中,由于冷气缸外壁处的燃油温度较低,致使冷气缸内气体受冷压缩,并驱动冷气缸的活塞及其冷气缸传动杆做直线伸缩运动,冷气缸传动杆和热气缸传动杆共同驱动转轮转动,转轮可对外输出轴功,该轴功可用于带动电机发电、驱动吸气式脉冲爆震发动机的压气机或火箭式脉冲爆震发动机的涡轮泵为来流进行预增压,冷却后的气体沿冷热气体交换导管流回热气缸,然后进入爆震管集热腔继续受热膨胀,从而完成斯特林循环。
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