[发明专利]双涵道脉冲爆震发动机及具有其的飞行器

说明书

本发明公开了一种双涵道脉冲爆震发动机及具有其的飞行器，包括：发动机外壳，发动机外壳内设有进气道、外涵道及尾喷道，外涵道内设有内涵道和爆震燃烧室，进气道的进气端与大气连通。外涵道的进气端和内涵道的进气端分别与进气道的排气端连通，爆震燃烧室的进气端与内涵道的排气端连通，以使空气流进入爆震燃烧室内参与爆震燃烧，外涵道用于将空气流引流至爆震燃烧室的外周壁处以冷却爆震燃烧室。尾喷道的进气端与外涵道的排气端连通，爆震燃烧室的排气端伸入尾喷道内，以在爆震燃烧室排气端喷出的燃气流的引射效应下，使外涵道内冷却爆震燃烧室后形成的加热气流与燃气流加速掺混形成混合气流，并由尾喷道的排气端加速喷出。

技术领域

本发明涉及航空发动机领域，特别地，涉及一种双涵道脉冲爆震发动机。此外，本发明还涉及一种包括上述双涵道脉冲爆震发动机的飞行器。

背景技术

脉冲爆震发动机是一种新型高性能发动机，可用于航空航天类飞行器的动力装置，目前，脉冲爆震发动机处于研究探索试验阶段。脉冲爆震发动机具有更高的热循环效率(等压发动机的等压热力循环效率为27％，等容发动机的等容热力循环效率为47％，脉冲爆震发动机的脉冲爆震热力循环效率为48％，脉冲爆震发动机(PDE)循环、等容循环、等压循环理想热力循环温熵变化对比如附图图1所示)。相对于传统涡轮发动机，脉冲爆震发动机结构简单、质量轻、推重比大(超过20)、单位燃油消耗率低、工作范围宽(飞行马赫数Ma＝0～10，飞行高度0～50Km)，因其具有以上诱人优势，脉冲爆震发动机拥有广阔的商用、军用和空间技术等潜在应用价值。

现阶段推进器对脉冲爆震技术的应用多为单涵道结构发动机，即“纯”脉冲爆震发动机，单个爆震管或多爆震管周向并排，其结构如附图图2所示，仅依靠高速脉冲爆震波来实现推力，该型发动机控制、点火(能量需求大)、燃油供应等所需能源须外部提供。此外，脉冲爆震发动机技术还被用作与燃气涡轮发动机组合，替换燃气涡轮发动机核心机或燃烧室，其结构如附图图3所示，高速脉冲燃气推动涡轮做功，为压气机提供动力或对外功率输出，该型发动机控制、点火、燃油供应等所需能源可以实现自给自足。

现有“纯”脉冲爆震发动机存在以下缺点：

1)工作时间过长或频率过高时，将会面临着爆震燃烧管过热问题(爆震燃烧温度可达2000℃)，此问题未得到有效解决，制约燃烧管使用寿命；

2)脉冲爆震发动机燃烧管热能得不到有效利用，任由其自由耗散，严重影响其循环热效率或推力的进一步提高；

3)脉冲爆震控制系统、点火系统、燃油系统等所需能源不能实现自足，必须由外部能源装置提供能源。

脉冲爆震发动机与燃气涡轮发动机组合形式发动机存在以下缺点：

1)该种形式发动机处于初步设想阶段，距离现实存在较长距离；

2)目前技术水平，爆震燃烧须经历爆燃向爆震转变过程(DDT)，长度较传统燃烧室长许多；

3)脉冲爆震燃气温度高于传统燃气涡轮发动机，如此高温使现有材料技术、冷却技术难以实现或实现成本过高；

4)由于燃气的脉动非定常流动，使涡轮在高温下同时承受巨大脉动载荷，该技术难题现阶段无法解决。

发明内容

本发明提供了一种双涵道脉冲爆震发动机及具有其的飞行器，以解决现有“纯”脉冲爆震发动机存在的爆震燃烧管易过热、燃烧管热能不能得到有效利用的技术问题。

本发明采用的技术方案如下：