專利名稱：一種減小吸氣式脈沖爆震進(jìn)氣道反壓的結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)動機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種減小吸氣式脈沖爆震進(jìn)氣道反壓的裝置。
背景技術(shù)：
吸氣式脈沖爆震發(fā)動機(jī)是一種利用間歇性的爆震波產(chǎn)生的高溫、高壓燃?xì)鈦懋a(chǎn)生推力的新概念推進(jìn)裝置。吸氣式脈沖爆震發(fā)動機(jī)在工作時，新鮮空氣必須周期性地填充爆震室，所以其進(jìn)氣道不能完全封閉。按照進(jìn)氣道內(nèi)是否帶有機(jī)械閥，吸氣式脈沖爆震發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道可以分為機(jī)械閥式和無閥式(氣動閥式)兩種。一個工作循環(huán)內(nèi)，爆震波形成之前，爆震室內(nèi)會產(chǎn)生若干局部的高溫高壓點(diǎn)(過驅(qū)爆震)，而后形成穩(wěn)定的爆震波向出口傳播，同時局部的高壓促使部分燃?xì)庀蜻M(jìn)氣道傳播。反傳燃?xì)獠粌H使得發(fā)動機(jī)推進(jìn)性能下降，還會影響發(fā)動機(jī)的正常工作，嚴(yán)重時進(jìn)氣道會不啟動。所以進(jìn)氣道內(nèi)閥的另一個功能是將爆震室內(nèi)的高壓環(huán)境與進(jìn)氣道隔離開來，使得進(jìn)氣道不僅能為發(fā)動機(jī)的穩(wěn)定工作提供連續(xù)穩(wěn)定的來流，還能在下游爆震室傳播過來的周期性振蕩背壓下保持較小的總壓損失和較高的穩(wěn)定裕度。機(jī)械閥式進(jìn)氣道已被嘗試用于吸氣式脈沖爆震發(fā)動機(jī)(如旋轉(zhuǎn)閥式進(jìn)氣道)，旋轉(zhuǎn)閥既能控制進(jìn)氣又能隔離爆震循環(huán)時爆震室的高壓。但是，旋轉(zhuǎn)閥的使用帶來了旋轉(zhuǎn)部件的驅(qū)動、控制及壽命問題，增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性，流阻變大，并且由于閥門本身的技術(shù)限制也會影響發(fā)動機(jī)工作頻率的提高。另一種進(jìn)氣道形式為氣動閥式進(jìn)氣道，它通過設(shè)計進(jìn)氣流道內(nèi)的幾何結(jié)構(gòu)和發(fā)動機(jī)工作特性使發(fā)動機(jī)實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)工作。相對于旋轉(zhuǎn)閥式進(jìn)氣道，氣動閥式進(jìn)氣道結(jié)構(gòu)較為簡單，質(zhì)量較小且不需要機(jī)械閥門。此外，由于沒有機(jī)械閥門，在進(jìn)氣階段，氣動閥式進(jìn)氣道的進(jìn)氣阻力比機(jī)械閥式進(jìn)氣道的進(jìn)氣阻力要小很多。但是，由于爆震室內(nèi)的壓力很高，要想憑借氣動閥完全阻止燃?xì)獾姆磦?，還需要研究者做大量的工作。值得注意的是，前人針對減小進(jìn)氣道反壓而采取的措施大多都是在進(jìn)氣道內(nèi)進(jìn)行的，在進(jìn)氣道之后(如點(diǎn)火室或爆震室)加入減小反壓的結(jié)構(gòu)目前還未見公開的報道。實(shí)際上，回傳爆震波形成的位置距離進(jìn)氣道較遠(yuǎn)，在進(jìn)氣道末端與回傳爆震形成位置之間的這一段距離，完全可以植入對應(yīng)的結(jié)構(gòu)或采取相應(yīng)的措施，在不影響發(fā)動機(jī)工作穩(wěn)定性的前提下，減小反傳燃?xì)獾膲毫Α?br>
發(fā)明內(nèi)容
要解決的技術(shù)問題為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提出一種減小吸氣式脈沖爆震進(jìn)氣道反壓的裝置，該裝置能提高發(fā)動機(jī)工作穩(wěn)定性，并能使得部分反傳燃?xì)飧淖兞鲃臃较?，同時減小其總壓，從而減小反傳燃?xì)鈱Πl(fā)動機(jī)進(jìn)氣道的影響。技術(shù)方案一種減小吸氣式脈沖爆震進(jìn)氣道反壓的裝置，其特征在于包括前法蘭1，收縮段
2、引流段3和后法蘭5 ;前法蘭I與后法蘭5貼合后形成一個凹槽，收縮段2與引流段3卡在該凹槽內(nèi)并固定；引流段3帶有一個外冠，外冠通過肋片與引流段形成收縮流道的結(jié)構(gòu)相連；肋片之間沿軸向開有環(huán)形槽，收縮段2，引流段3與發(fā)動機(jī)內(nèi)壁面4形成一個相通的流道；反傳燃?xì)庀蚯皞鞑r，部分燃?xì)鈺M(jìn)入到引流段3與發(fā)動機(jī)內(nèi)壁面形成的環(huán)形流道， 而后經(jīng)過引流段3的環(huán)形凹槽，最后由收縮段2與引流段3之間形成的流道流出。所述收縮段的喉道直徑與發(fā)動機(jī)內(nèi)徑比值不小于0. 65。所述收縮段與引流段形成收縮流道的結(jié)構(gòu)相隔距離小于0. 15倍爆震室內(nèi)徑。所述引流段肋片及其以下部分與發(fā)動機(jī)壁面相隔距離小于0. 15倍爆震室內(nèi)徑。
有益效果本發(fā)明提出的一種減小吸氣式脈沖爆震進(jìn)氣道反壓的裝置，有益效果是一般來說，針對減小進(jìn)氣道反壓而采取的措施大多都是在進(jìn)氣道內(nèi)進(jìn)行的，在進(jìn)氣道之后(如點(diǎn)火室或爆震室)加入減小反壓的結(jié)構(gòu)目前還未見公開的報道。實(shí)際上，回傳爆震波形成的位置距離進(jìn)氣道較遠(yuǎn)，在進(jìn)氣道末端與回傳爆震形成位置之間的這一段距離，完全可以植入對應(yīng)的結(jié)構(gòu)或采取相應(yīng)的措施，在不影響發(fā)動機(jī)工作穩(wěn)定性的前提下，減小反傳燃?xì)獾膲毫Α１景l(fā)明可以用于發(fā)動機(jī)內(nèi)回傳爆震形成位置之前的任意位置，且數(shù)量不受限制。反傳燃?xì)饨?jīng)過該組合結(jié)構(gòu)后，流動方向偏轉(zhuǎn)大于90°，有一個向后的分速度。這個向后的分速度使得燃?xì)飧淖兞鲃臃较颍瑴p小了傳入進(jìn)氣道內(nèi)的反傳燃?xì)鈹?shù)量。同時也延緩了高壓燃?xì)鈧魅脒M(jìn)氣道的時間，使得發(fā)動機(jī)出口形成的膨脹波束有可能在這段時間內(nèi)傳播到該結(jié)構(gòu)附近，進(jìn)而消弱這部分燃?xì)獾膲毫?。此外，由于該結(jié)構(gòu)內(nèi)流道較復(fù)雜，反傳燃?xì)饬鹘?jīng)該結(jié)構(gòu)后壓力損失較大，總壓降低，也使得其對進(jìn)氣道的影響減弱。


圖I:本發(fā)明的裝置圖；圖2 :本發(fā)明的實(shí)施例示意圖；圖中I.前法蘭，2.收縮段，3.引流段，4.爆震室殼體，5.后法蘭，6.進(jìn)氣道殼體，
7.進(jìn)氣錐，8.圓柱形結(jié)構(gòu)，9.燃油噴嘴，10.爆震室，11.爆震增強(qiáng)裝置，12.火花塞。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)結(jié)合實(shí)施例、附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述發(fā)明的應(yīng)用領(lǐng)域是如圖I所示的吸氣式脈沖爆震發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道及爆震室。但是本發(fā)明也適用于某些要求減小高壓燃?xì)饣貍鞯娜紵?。本?shí)施例包括收縮段及引流段兩部分構(gòu)成。沿著來流方向，依次為收縮段及引流段。收縮段形成一個逐漸收縮的流道，收縮段的喉道直徑與爆震室內(nèi)徑比值不小于0.65， 收縮段形成的曲面凹向發(fā)動機(jī)內(nèi)壁；引流段與收縮段貼合在一起。引流段的喉道面積與收縮段喉道面積相同；其前緣一方面順著上述收縮流道方向形成一個逐漸收縮的流道，該收縮流道形成的曲面凹向爆震室中軸線，另一方面向后形成一段與發(fā)動機(jī)內(nèi)壁平行的直段， 與發(fā)動機(jī)內(nèi)壁形成一個等截面環(huán)形流道。引流段形成收縮流道結(jié)構(gòu)的前緣開有環(huán)形槽，環(huán)形槽由若干肋片隔開，肋片使得引流段成為一個整體。收縮段與引流段形成收縮流道的結(jié)構(gòu)相隔一定距離(小于0. 15倍爆震室內(nèi)徑)，引流段肋片及其以下部分與發(fā)動機(jī)壁面也相隔一定距離(小于0. 15倍爆震室內(nèi)徑)。收縮段，引流段與發(fā)動機(jī)壁面形成一個相通的流道。收縮段與引流段通過嵌入法蘭之間的凹槽(或發(fā)動機(jī)壁面形成的凹槽)固定。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，將其用于進(jìn)氣道與點(diǎn)火室之間。燃油由推力壁噴出， 與進(jìn)氣道來流摻混并霧化。收縮段形成的減縮流道能夠改善燃油的霧化及摻混。由于該結(jié)構(gòu)減小了推力壁之后的喉部面積，使得流道沿軸線方向的投影是完全封閉的，能夠更有效地反射壓縮波，減小DDT距離。本實(shí)施例應(yīng)用如圖I及圖2所示，本發(fā)明包括前法蘭I、收縮段2、引流段3、爆震室殼體4及后法蘭5。進(jìn)氣道殼體6形成圓環(huán)形的進(jìn)氣道，空氣由進(jìn)氣道流入發(fā)動機(jī)，進(jìn)氣道中軸處有一個進(jìn)氣錐7，進(jìn)氣錐后部的圓柱形結(jié)構(gòu)8與進(jìn)氣道殼體6形成一環(huán)形通道。氣流經(jīng)環(huán)形通道后進(jìn)入收縮段2及引流段3。燃油由燃油噴嘴9噴出。燃油噴出后與氣流在爆震室10混合，當(dāng)兩者混合均勻后，由火花塞12點(diǎn)燃混氣并最終形成爆震。如圖2所示，在脈沖爆震發(fā)動機(jī)一個工作周期內(nèi)，首先，具有一定速度的來流進(jìn)入進(jìn)氣道，繞過進(jìn)氣錐7后進(jìn)入環(huán)形通道，而后經(jīng)收縮2段及引流段3進(jìn)入爆震室10。同時 燃油由燃油噴嘴9噴出。摻混并霧化良好的混氣以一定速度填充爆震室10。當(dāng)爆震室填充完畢，對點(diǎn)火器12發(fā)出點(diǎn)火信號，點(diǎn)火器12點(diǎn)燃可爆混合物形成爆燃。爆燃波壓力和溫度不斷升高，使火焰加速。爆燃波經(jīng)過爆震增強(qiáng)裝置11后強(qiáng)度逐漸加強(qiáng)，在局部形成很多高溫高壓點(diǎn)。這些高溫高壓點(diǎn)向后發(fā)展成穩(wěn)定的爆震波向爆震室出口傳播。同時促使一部分燃?xì)庀蚯皞鞑?。反傳燃?xì)獾竭_(dá)引流段3后，一部分燃?xì)膺M(jìn)入引流段3、爆震室殼體4及收縮段組成的流道。這部分燃?xì)饬鞒鲈摿鞯篮罅鲃臃较蚱D(zhuǎn)大于90° ,有一個向后的分速度。這個向后的分速度使得燃?xì)飧淖兞鲃臃较?，減小了傳入進(jìn)氣道內(nèi)的反傳燃?xì)鈹?shù)量。同時也延緩了高壓燃?xì)鈧魅脒M(jìn)氣道的時間，使得發(fā)動機(jī)出口形成的膨脹波束有可能在這段時間內(nèi)傳播到該結(jié)構(gòu)附近，進(jìn)而消弱這部分燃?xì)獾膲毫?。此外，由于該結(jié)構(gòu)內(nèi)流道較復(fù)雜，反傳燃?xì)饬鹘?jīng)該結(jié)構(gòu)后壓力損失較大，總壓降低，也使得其對進(jìn)氣道的影響減弱。
權(quán)利要求
1.一種減小吸氣式脈沖爆震進(jìn)氣道反壓的裝置，其特征在于包括前法蘭(1)，收縮段(2)、引流段(3)和后法蘭(5);前法蘭(I)與后法蘭(5)貼合后形成一個凹槽，收縮段(2) 與引流段(3)卡在該凹槽內(nèi)并固定；引流段(3)帶有一個外冠，外冠通過肋片與引流段形成收縮流道的裝置相連；肋片之間沿軸向開有環(huán)形槽，收縮段(2)，引流段(3)與發(fā)動機(jī)內(nèi)壁面(4)形成一個相通的流道；反傳燃?xì)庀蚯皞鞑r，部分燃?xì)鈺M(jìn)入到引流段(3)與發(fā)動機(jī)內(nèi)壁面形成的環(huán)形流道，而后經(jīng)過引流段(3)的環(huán)形凹槽，最后由收縮段(2)與引流段(3) 之間形成的流道流出。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述減小吸氣式脈沖爆震進(jìn)氣道反壓的裝置，其特征在于所述收縮段的喉道直徑與發(fā)動機(jī)內(nèi)徑比值不小于0. 65。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述減小吸氣式脈沖爆震進(jìn)氣道反壓的裝置，其特征在于所述收縮段與引流段形成收縮流道的結(jié)構(gòu)相隔距離小于0. 15倍爆震室內(nèi)徑。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述減小吸氣式脈沖爆震進(jìn)氣道反壓的裝置，其特征在于所述引流段肋片及其以下部分與發(fā)動機(jī)壁面相隔距離小于0. 15倍爆震室內(nèi)徑。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種減小吸氣式脈沖爆震發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道反壓的裝置，沿著來流方向，依次為收縮段及引流段。收縮段形成一個逐漸收縮的流道，收縮段形成的曲面凹向發(fā)動機(jī)內(nèi)壁；引流段與收縮段貼合在一起。引流段的喉道面積與收縮段喉道面積相同；其前緣一方面順著上述收縮流道方向形成一個逐漸收縮的流道，該收縮流道形成的曲面凹向爆震室中軸線，另一方面向后形成一段與發(fā)動機(jī)內(nèi)壁平行的直段，與發(fā)動機(jī)內(nèi)壁形成一個等截面環(huán)形流道。引流段形成收縮流道結(jié)構(gòu)的前緣開有環(huán)形槽，環(huán)形槽由若干肋片隔開，肋片使得引流段成為一個整體。本發(fā)明能改變反傳燃?xì)獾牧鲃臃较颍瑴p小反傳燃?xì)獾目倝?，從而減小進(jìn)氣道內(nèi)的壓力脈動，提升吸氣式脈沖爆震發(fā)動機(jī)的推進(jìn)性能。
文檔編號F02K9/60GK102619644SQ20121009142
公開日2012年8月1日 申請日期2012年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月31日
發(fā)明者彭暢新, 王治武, 鄭龍席, 陳星谷 申請人:西北工業(yè)大學(xué)