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一种脉冲爆震发动机反传抑制结构

阅读:993发布:2020-05-12

专利汇可以提供一种脉冲爆震发动机反传抑制结构专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 提供了一种脉冲 爆震 发动机 压 力 反传抑制结构,包括环套与多级压力衰减置;衰减装置的前段 衰减器 和后段衰减器各一个,中段级数可调,从而构成一个多级可调结构;衰减器通过扩张通道降低反传压力;环套起连接和固定衰减器的作用;环套还与衰减器形成 谐振腔 和外流道;通过分气帽将来流分成内外两股,谐振腔通过进气槽与外股气流联通,通过稀波孔与衰减器内流道联通。本发明通过结构间的巧妙结合,形成了多种反传压力衰减方式,综合运行了目前的反传抑制理论,比如钝体反射、扩张通道减压、谐振腔耗散等,具有反传压力衰减距离短、反传压力衰减效果好等特点,能够可靠地抑制爆震管的反传压力和回流燃气,在一定来流压头的 基础 上有很好的应用效果。,下面是一种脉冲爆震发动机反传抑制结构专利的具体信息内容。

1.一种脉冲爆震发动机反传抑制结构,其特征在于包括环套(1)和多级压力衰减装置(2、3、4);所述环套(1)为该结构最外层变截面管道;环套(1)连接和固定多级压力衰减装置(2、3、4);环套(1)的形面与压力衰减装置(2、3、4)的形面配合形成特定的流道;所述多级压力衰减装置(2、3、4)包括前段衰减器(2)、中段衰减器(3)和后段衰减器(4),各段衰减器与环套(1)形成不同尺寸的谐振腔(7、8、9、10);所述前段衰减器(2)和后段衰减器(4)各自只有一级;所述中段衰减器(3)根据压力抑制的强度需要可以不只一级。
2.根据权利要求1所述一种脉冲爆震发动机压力反传抑制结构,其特征在于包括分气帽(6)、进气槽(16);分气帽(6)将来流分成内外两股,分气帽(6)的径向位置根据流量分配的需求设计;进气槽(16)连接谐振腔与外股气流。
3.根据权利要求2所述一种脉冲爆震发动机压力反传抑制结构,其特征在于包括变截面通道(11)、反射腔(13)和稀波孔(12);反射腔(13)由变截面通道(11)的壁面与爆震管(5)壁面或者各段衰减器(2、3、4)壁面形成;变截面通道(11)相对于反传波和回流燃气而言是扩张通道;稀波孔(12)将衰减器(2、3、4)腔体和谐振腔(7、8、9、10)联通。
4.根据权利要求3所述一种脉冲爆震发动机压力反传抑制结构,其特征在于包括前截面(14)和后截面(15);前截面(14)与进气道或其他流动机构连接,连接方式根据需要可以选用法兰螺纹焊接;后截面(15)指爆震管截面,爆震管实际长度根据需要取定。

说明书全文

一种脉冲爆震发动机反传抑制结构

技术领域

[0001] 本发明属于脉冲爆震发动机领域,涉及一种脉冲爆震发动机压力反传抑制结构。

背景技术

[0002] 脉冲爆震发动机(Pulse Detonation Engine,简称PDE)是一种利用周期性爆震波产生推力的脉冲式喷气发动机。脉冲爆震发动机的热力过程近似等容循环,因而具有较高的热效率。脉冲爆震发动机的优点还在于燃烧过程迅速、能量密度高。由于其广阔的应用前景和优良的潜在性能,吸引了国内外众多学者的研究和探讨。脉冲爆震发动机按化剂来源分为吸气式脉冲爆震发动机(Air-breathing Pulse Detonation Engine,简称APDE)和火箭式脉冲爆震发动机(Pulse Detonation Rocket Engine,简称PDRE)。其中APDE氧化剂从空气中获得,从而无需自带氧化剂,适合大气层内飞行器
[0003] 爆震波在起始过程中会向两端传播,一端传向进气道,会发展为激波等组成的复杂波系,称为回传波。与此同时,回传波会使燃气回流。回传波和回流燃气一方面会造成负推力,影响发动机整体性能,另一方面会影响进气道正常工作,导致进气道不能起动、进气道振荡等现象,进而导致发动机整体工作失败。
[0004] 一般在APDE进气道与爆震管之间加装机械气动阀来防止或者抑制回传波的影响。然而,在高温高压高频的工作环境下,机械阀极易产生机械疲劳,造成阀损坏,可靠性没有保证;同时机械阀的响应速度也极大地限制了工作频率的提高。因此,气动阀的研究具有重要意义。通常气动阀应该具有正向流阻小、流量大,反向流阻大,能有效抑制回传波和燃气回流。目前,气动阀还需要大量的研究来改进提升。
[0005] 针对以上情况,本发明提出了一种脉冲爆震发动机压力反传抑制结构。

发明内容

[0006] 要解决的技术问题
[0007] 为解决吸气式脉冲爆震发动机压力反传引起的一系列问题,本发明提出了一种脉冲爆震发动机压力反传抑制结构。该结构利用多级压力衰减装置与谐振腔相结合的方式,能够有效衰减回传波,同时抑制燃气回流。
[0008] 技术方案
[0009] 所述一种脉冲爆震发动机压力反传抑制结构,其特征在于包括环套(1)和多级压力衰减装置(2、3、4);所述环套(1)为该结构最外层变截面管道,用于多级压力衰减装置(2、3、4)的连接和固定,环套(1)的形面与压力衰减装置(2、3、4)的形面配合形成特定的流道;
所述多级压力衰减装置(2、3、4)包括前段衰减器(2)、中段衰减器(3)和后段衰减器(4),各段衰减器与环套(1)形成不同尺寸的谐振腔(7、8、9、10);所述前段衰减器(2)和后段衰减器(4)各自只有一级;所述中段衰减器(3)根据压力抑制的强度需要可以不只一级。
[0010] 所述一种脉冲爆震发动机压力反传抑制结构,其特征还在于包括分气帽(6)、进气槽(16);分气帽(6)用于分配流量,将进气道来流分成内外两股,内流通过前段衰减器(2)、中段衰减器(3)和后段衰减器(4)的流道进入爆震管,外流通过进气槽(16)进入各谐振腔,吹除腔内燃气,减小内流填充阻力,最终进入爆震管。
[0011] 所述一种脉冲爆震发动机压力反传抑制结构,其特征还在于包括变截面通道(11)、反射腔(13)和稀波孔(12);反射腔(13)由变截面通道(11)的壁面与爆震管(5)壁面或者各段衰减器壁面形成,用于阻止和反射部分反传压力和燃气;变截面通道(11)相对于反传波和回流燃气而言是扩张通道,起到降低反传压力的作用;稀波孔(12)联通各段衰减器(2、3、4)的腔体和谐振腔(7、8、9、10),从而将高压反传部分吸引进入谐振腔(7、8、9、10),使反传压力在谐振腔(7、8、9、10)内振荡衰减。
[0012] 所述一种脉冲爆震发动机压力反传抑制结构,其特征还在于包括前截面(14)和后截面(15);前截面(14)用于与进气道或其他流动机构连接,连接方式根据需要可以加装法兰螺纹焊接等;后截面(15)指爆震管截面,这里只给出了爆震管长度的一部分,实际长度根据需要取定。
[0013] 有益效果
[0014] 与不加反传压力抑制装置的爆震管相比,本发明能通过抑制压力波的反传,大幅提前进气过程的到来,从而提高工作频率,同时大幅减少压力和燃气的反传,从而提升整体推力。
[0015] 与机械阀相比,本发明不需要使用机械作动装置,从而避免了机械阀的疲劳问题、严苛的热防护问题、强度问题、频率响应等问题,使得可靠性和工作频率得到很大提升。
[0016] 与一般气动阀相比,本发明通过结构间的巧妙结合,形成了多种反传压力衰减方式,综合运行了目前的反传抑制理论,比如钝体反射、扩张通道减压、谐振腔耗散等,具有反传压力衰减距离短、反传压力衰减效果好等特点,能够可靠地抑制爆震管的反传压力和回流燃气;本发明通过设置外股气流进入谐振腔,能够有效吹除腔内燃气,保证填充质量;本发明通过外股气流经过稀波孔进入压力衰减器的腔体,起到流动控制的作用,在正向填充的过程中能够有效减小主流的流动损失。附图说明
[0017] 图1:本发明轴测剖视图
[0018] 图2:本发明正向剖视图
[0019] 图中(1)环套,(2)前段衰减器,(3)中段衰减器,(4)后段衰减器,(5)爆震管,(6)分气帽,(7)谐振器,(8)谐振腔,(9)谐振腔,(10)谐振腔,(11)变截面通道,(12)稀波孔,(13)反射腔,(14)前截面,(15)后截面,(16)进气槽。

具体实施方式

[0020] 现结合实施例、附图对本发明作进一步描述:
[0021] 如图1所示,本发明提供了一种脉冲爆震发动机压力反传抑制结构,结构主体由环套(1)和多级压力衰减装置(2、3、4)组成;环套(1)用于多级压力衰减装置(2、3、4)的连接和固定,环套(1)的形面与压力衰减装置(2、3、4)的形面配合形成特定的流道;多级压力衰减装置(2、3、4)与环套(1)形成不同尺寸的谐振腔(7、8、9、10);前段衰减器(2)和后段衰减器(4)各自只有一级;中段衰减器(3)根据压力抑制的强度需要可以不只一级。
[0022] 实施例1如图2所示,一种脉冲爆震发动机压力反传抑制结构,脉冲爆震发动机工作时,在爆震管(5)中进行点火起爆(通过爆燃向爆震转变或直接起爆震等方式获得爆震波),爆震波分别向前后两端传播,反向传播的爆震波称为回传爆震波,回传爆震波由于没有反应物的支持,会解耦或衰减,成为激波或进一步衰减为压缩波,称为回传波;回传波首先与反射腔(13)作用,在腔内形成高压,将一部分的回传波耗散和反射,起到一次反传压力抑制的作用;被部分衰减的回传波进一步传播经过变截面通道(11),由于扩张通道的作用而进一步减压;被衰减的回传波经过后段衰减器(4)的腔体等截面段的整流以后,再一次经历反射腔的耗散和反射,以及变截面通道的扩张;经过多次衰减的回传波通常还会有较高压力峰值,此时再通过稀波孔进行谐振腔(10),在腔内发生复杂的波系碰撞、反射、耗散;当谐振腔内压力升高到一定程度以后,压力向下一级谐振腔传播,如此经过多级的衰减耗散,当回传波到达前截面时已经不再有很高的压力,在一定来流压头的作用下便可以使得不再前传。
[0023] 在进气填充过程中,进气来流通过分气帽(6)将来流分成内外两股,而流量的分配比率可以通过分气帽的径向位置来设计;外股气流通过进气槽(16)进入各谐振腔,内股气流则进入衰减器腔体构成的流道,最后进入爆震管;在这个过程中,外股气流可以吹除上一周期谐振腔内的高温燃气,保证新鲜空气的填充;由于内流道有较大的阻塞比,内股气流在经过时会在反射腔处形成较大的流动损失,而通过外股气流的引入,可以减小内股气流的流动损失。
[0024] 通过对反传压力的有效抑制,以及良好的进气填充过程的组织,可以提高吸气式脉冲爆震发动机的工作性能和稳定性。再通过对流道形面的进一步优化,减小正向填充时的附面层分离,流阻损失等,可以进一步提升本实例的工作性能。
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