專利名稱：螺旋式脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)的爆震管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種利用爆震波產(chǎn)生推力的螺旋式脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)的爆震管。
背景技術(shù)：
眾所周知，脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)是21世紀(jì)最有前途的革命性航空航天動(dòng)力之一。它基 于爆震燃燒的新概念，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸小、適用范圍寬、成本低等優(yōu)點(diǎn)，推重比可達(dá)20。 脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)既可用作小型飛行器、靶機(jī)和無(wú)人機(jī)的動(dòng)力，也可用作螺旋槳尖噴氣旋翼 機(jī)的動(dòng)力，未來(lái)亦可能用作軍民用飛機(jī)甚至高高空飛行器的推進(jìn)裝置。脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)爆震管產(chǎn)生的周期性的爆震波可以使燃?xì)庠鰤?，增溫以及增大?度，從而為發(fā)動(dòng)機(jī)提供推力。理論上脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)爆震管的工作頻率越大產(chǎn)生的推力越 大。在產(chǎn)生爆震的情況下，爆震管的長(zhǎng)度越小發(fā)動(dòng)機(jī)的重量就越輕，進(jìn)而推重比就越大。如 何提高脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)爆震管的工作頻率和縮短脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)爆震管長(zhǎng)度是很多研究 人員努力的方向。傳統(tǒng)的脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)爆震管基本上是一根直圓管，雖然在爆震管的不同位置管 徑會(huì)有所變化，例如尾噴管等結(jié)構(gòu)，但是中心軸線是不變的。這就使爆震管在軸向方向上很 長(zhǎng)，有的多達(dá)2米。爆震管越長(zhǎng)，可爆混氣的填充時(shí)間就越長(zhǎng)，工作頻率就受到影響。而且 會(huì)使飛行器的長(zhǎng)度變長(zhǎng)，增加了重量。爆震管越長(zhǎng)，其振動(dòng)問(wèn)題就越明顯突出。傳統(tǒng)的脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)爆震管只靠?jī)?nèi)部的Shchelkin螺旋(一種彈簧螺旋結(jié)構(gòu)) 作為爆震增強(qiáng)裝置，但是在爆震管工作時(shí)長(zhǎng)期暴露在炙熱的燃?xì)庵?，在長(zhǎng)時(shí)間工作后會(huì)出 現(xiàn)燒蝕的問(wèn)題。一旦Shchelkin螺旋在爆震管中被燒蝕掉，整個(gè)脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)爆震管就 很難形成爆震，不能產(chǎn)生推力。Shchelkin螺旋的另一個(gè)缺點(diǎn)是雖然它利用固體障礙物增加 爆震管內(nèi)的湍流度，但是固體障礙物本身卻增大了爆震管內(nèi)氣流的流阻，使可爆混氣填充 時(shí)間變長(zhǎng)，導(dǎo)致爆震頻率降低，減少爆震室產(chǎn)生的推力。在傳統(tǒng)爆震管中空氣的噴射方向和燃油的噴射方向一般是同軸同向的。雖然會(huì)使 油氣混合物的填充速度加快，但油氣的摻混程度較低，很不利于對(duì)燃料的充分利用，也就沒(méi) 有足夠的能量在較短的距離上形成爆震波，不利于爆震發(fā)動(dòng)機(jī)爆震管長(zhǎng)度的縮短。而且點(diǎn) 火亦不穩(wěn)定，可能在某一個(gè)循環(huán)不能形成爆震。此外，由于傳統(tǒng)的脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)爆震管是 圓柱形的，在多根管并聯(lián)使用時(shí)是并聯(lián)安裝的，勢(shì)必會(huì)浪費(fèi)很多空間，使得多管的發(fā)動(dòng)機(jī)的 直徑變得很大，而在實(shí)際中必定為多爆震管并聯(lián)使用。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的直圓管式脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)的爆震管的尺寸較大、燃 料利用率較低等問(wèn)題，提供了一種螺旋式脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)的爆震管，爆震管能有效地縮短 爆震發(fā)動(dòng)機(jī)爆震管的長(zhǎng)度并減小多管脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)的直徑。為解決其技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型螺旋式脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)的爆震管包括爆震管、噴 油嘴和火花塞。所述的爆震管為螺旋式結(jié)構(gòu)，爆震管的進(jìn)口處和出口處各有一段直管式結(jié)構(gòu)，噴油嘴安裝在爆震管前端的螺旋式爆震管管壁上，火花塞安裝在距噴油嘴向后四分之 一爆震管螺旋周長(zhǎng)處的爆震管螺旋式管壁上，爆震管的螺旋式管壁在火花塞之后的內(nèi)壁上 置有螺旋凹槽。安裝的噴油嘴的噴油方向與爆震管的螺旋線相切并與氣流方向相反。本實(shí)用新型螺旋式脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)的爆震管，其通過(guò)采用螺旋式結(jié)構(gòu)，大大減小 了爆震管的軸向距離，縮短了脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)的軸向長(zhǎng)度。由于爆震管為螺旋式的結(jié)構(gòu)，氣 流在流到噴油嘴附近時(shí)已經(jīng)由于離心力的作用而產(chǎn)生了徑向和周向的二次流，氣流中會(huì)有 很多的旋渦。由于噴油嘴噴射油霧是逆流噴射的，所以這就大大提高了油氣的混合程度，有 利于燃料的充分燃燒。在油氣混合完畢之后，可燃混氣由火花塞點(diǎn)燃，形成爆燃。由于燃?xì)?的速度遠(yuǎn)大于爆震管進(jìn)口的氣流速度，所以其二次流的徑向和周向速度就會(huì)更大。爆震管 的螺旋式管壁在火花塞之后的內(nèi)壁上的螺旋凹槽除增大管內(nèi)的湍流度以外，還可以起到類 似于步槍槍管中膛線的作用，可以使流經(jīng)的燃?xì)庠谥芟蛏习l(fā)生進(jìn)一步的旋轉(zhuǎn)，繼而縮短從 爆燃向爆震的轉(zhuǎn)變距離；同時(shí)螺旋凹槽不用考慮冷卻的問(wèn)題，延長(zhǎng)了爆震管的壽命，增加了 爆震管的可靠性。以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型螺旋式脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)的爆震管作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。


圖1是本實(shí)用新型螺旋式脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)的爆震管的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型
圖1中的爆震管內(nèi)壁螺旋凹槽的結(jié)構(gòu)示意圖。1.爆震管2.螺旋凹槽3.噴油嘴4.火花塞
具體實(shí)施方式
圖1是本實(shí)用新型螺旋式脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)的爆震管的結(jié)構(gòu)示意圖，其包括有爆震 管1、噴油嘴3和火花塞4。所述的爆震管1為螺旋式結(jié)構(gòu)，爆震管1的進(jìn)口處和出口處各 有一段直管式結(jié)構(gòu)，噴油嘴3安裝在爆震管1前端的螺旋式管壁上，火花塞4安裝在距噴油 嘴3向后四分之一周長(zhǎng)處的爆震管1的螺旋式管壁上，爆震管1的螺旋式管壁在火花塞4 之后的內(nèi)壁上設(shè)置有螺旋凹槽2。所安裝的噴油嘴3的噴油方向與爆震管1的螺旋線相切并與氣流方向相反。所述的螺旋式脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)的爆震管，其工作時(shí)，由于爆震管1是螺旋式的結(jié) 構(gòu)，所以氣流在流到噴油嘴3安裝座附近時(shí)已經(jīng)由于離心力的作用而產(chǎn)生了徑向和周向的 二次流，氣流中會(huì)有很多的旋渦。再加上油霧是逆流噴射的，所以能大大提高油氣的混合程 度，有利于燃料的充分燃燒。在油氣混合完畢之后，可燃混氣由火花塞4點(diǎn)燃，形成爆燃。 由于燃?xì)獾乃俣冗h(yuǎn)大于爆震管1進(jìn)口的氣流速度，所以其二次流的徑向和周向速度就會(huì)更 大，爆震管的螺旋式管壁在火花塞4之后的內(nèi)壁上的螺旋凹槽2可以增大管內(nèi)的湍流度，還 可以使流經(jīng)的燃?xì)庠谥芟蛏袭a(chǎn)生進(jìn)一步的旋轉(zhuǎn)，從而縮短向爆震的轉(zhuǎn)變距離。如圖2所示，爆震管1的螺旋式管壁在火花塞4向后的內(nèi)壁上置有螺旋凹槽2。其 螺旋凹槽2除增大管內(nèi)的湍流度以外，還可以起到類似于步槍槍管中膛線的作用，可以使 流經(jīng)的燃?xì)庠谥芟蛏袭a(chǎn)生進(jìn)一步的旋轉(zhuǎn)，繼而縮短從爆燃向爆震的轉(zhuǎn)變距離；同時(shí)螺旋凹 槽2不用考慮冷卻的問(wèn)題，延長(zhǎng)了爆震管的壽命，增加了爆震管的可靠性。
權(quán)利要求一種螺旋式脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)的爆震管，包括爆震管、噴油嘴和火花塞，其特征在于所述的爆震管(1)為螺旋式結(jié)構(gòu)，其進(jìn)口處和出口處各有一段直管，噴油嘴(3)安裝在爆震管(1)前端的螺旋式管壁上，火花塞(4)安裝在距噴油嘴(3)向后四分之一爆震管螺旋周長(zhǎng)處的管壁上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺旋式脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)的爆震管，其特征在于所安裝的噴 油嘴(3)的噴油方向與爆震管(1)的螺旋線相切并與氣流方向相反。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺旋式脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)的爆震管，其特征在于爆震管(1) 的螺旋式管壁在火花塞(4)之后的內(nèi)壁上置有螺旋凹槽(2)。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種螺旋式脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)的爆震管，其螺旋式結(jié)構(gòu)減小了爆震管的軸向距離，縮短了脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)的軸向長(zhǎng)度。由于爆震管為螺旋式的結(jié)構(gòu)，氣流在流到噴油嘴附近時(shí)由于離心力的作用而產(chǎn)生了徑向和周向的二次流，且噴油嘴噴射油霧是逆流噴射的，提高了油氣的混合程度，利于燃料的充分燃燒。在油氣混合后，可燃混氣由火花塞點(diǎn)燃，形成爆燃。由于燃?xì)獾乃俣冗h(yuǎn)大于爆震管進(jìn)口的氣流速度，所以其二次流的徑向和周向速度會(huì)更大，螺旋凹槽除增大管內(nèi)的湍流度以外，使流經(jīng)的燃?xì)庠谥芟蛏习l(fā)生進(jìn)一步的旋轉(zhuǎn)，繼而縮短從爆燃向爆震的轉(zhuǎn)變距離，增加了爆震管的可靠性。
文檔編號(hào)F02K9/60GK201610802SQ201020109220
公開(kāi)日2010年10月20日 申請(qǐng)日期2010年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月4日
發(fā)明者彭暢新, 范瑋, 袁成 申請(qǐng)人:西北工業(yè)大學(xué)