一种降低脉冲爆震发动机反传压力的机构的制作方法

1.本发明涉及脉冲爆震发动机技术领域，具体为一种降低脉冲爆震发动机压力反传的机构。


背景技术：

2.脉冲爆震发动机(pulse detonation engine，简称pde)是一种利用间歇式爆震波产生高温高压燃气来获得周期性推力的动力装置。脉冲爆震发动机产生的爆震波具有极快的释热速率，使得爆震燃烧接近于等容燃烧过程，因而其具有较高的热循环效率。此外，脉冲爆震发动机还具有结构简单、推重比大等潜在优点，引起了国内外学者的广泛关注和研究。脉冲爆震发动机按照是否自身携带氧化剂可分为吸气式脉冲爆震发动机(air
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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)。由于apde工作时从外界吸入新鲜空气作为氧化剂，不需自身携带氧化剂，因而具有更加广阔的应用前景。
3.在脉冲爆震发动机点火起爆后所产生的爆震波会向上下游两端传播，其中向上游传播的爆震波称为回爆波。回爆波一方面会与进气道内的气流发生相互作用，使其发生流动振荡，进而影响空气供给，严重时甚至导致脉冲爆震发动机熄火；另一方面，进气道的流场变化会直接影响爆震燃烧室的工作性能，进而造成推力损失。
4.针对上述问题，本发明提出了一种降低脉冲爆震发动机反传压力的机构。


技术实现要素：

5.要解决的技术问题
6.为了解决脉冲爆震发动机高温高压燃气反传所带来的进气困难等一系列问题，本发明提出了一种降低脉冲爆震发动机反传压力的机构。该机构能降低高温高压燃气反传时的压力，同时使爆震管头部压力迅速降低，以加快下一循环可燃混气的填充过程，从而可提高脉冲爆震发动机的工作频率。同时，通过利用爆震燃烧后的高压产物做功来驱动作动板，以适应脉冲爆震发动机的工作频率。
7.技术方案
8.本发明的技术方案为：
9.一种降低脉冲爆震发动机反传压力的机构，由爆震管壳体1，斜泄压方孔10，燃气管4以及作动系统组成，其特征在于：所述爆震管壳体1头部开“方形”作动内腔2若干，用于放置“爪形”作动板9；所述爆震管壳体1的末端开引气孔7若干，使燃气管管道5与爆震管内腔6相连通；所述斜泄压方孔10位于爆震管壳体1头部的侧壁内，其中心线与爆震波的传播方向成锐角；所述斜泄压方孔10两端分别与外界和爆震室内腔6相连通；所述燃气管4与爆震管壳体1平行，其一端与引气孔7相联，另一端与限位板3相连；所述作动系统由作动内腔2，弹簧8以及作动板9构成；所述作动内腔2与斜泄压方孔10相连通；所述弹簧8两端分别与作动板9和限位板3固连；所述作动板9的一端嵌入作动内腔2中，其中间段穿过斜泄压方孔
10，另一端位于燃气管4的出口处；所述作动系统呈关闭状态时，弹簧8处于中度压缩状态；所述作动系统呈开启状态时，弹簧8被完全压缩。
10.所述的一种降低脉冲爆震发动机反传压力的机构，其特征在于：所述作动系统关闭时属于正常状态，此时作动系统不工作，作动板9处于右止点；所述作动板9的一端部分嵌入作动内腔2中，将斜泄压方孔10堵住，用于隔离爆震管内腔6与外界空气；所述作动板9的另一端堵住燃气管4的出口，可使得燃气管管道5与外界隔绝。
11.所述的一种降低脉冲爆震发动机反传压力的机构，其特征在于：所述作动系统处于完全开启状态时，作动板9沿轴向向上游平移至左止点；此时，燃气管4的出口打开，用于排出燃气管管道5内的燃气；斜泄压方孔10由堵塞变为畅通，使得爆震管内腔6与外界相连通，用于向外排出反传的高压燃气。
12.所述的一种降低脉冲爆震发动机反传压力的机构，其特征在于：在单次脉冲爆震循环中，初始时刻作动系统处于关闭状态；可燃混合物在爆震管内腔6中完成点火起爆并获得稳定的爆震波后，并且当爆震波传播至爆震管壳体1末端时，一小部分高压燃气通过引气孔7进入燃气管管道5内，对作动板9产生冲击并驱动作动板9沿轴向向上游平移，使作动系统开启；此时位于爆震管内腔6头部的高压燃气可通过斜泄压方孔10向下游排出，同时其排出方向与爆震波传播方向成锐角，可在轴向上产生向前的分推力；当爆震管内腔6头部的压力低于可燃混气填充压力时，爆震管将进入下一循环的填充过程；当燃气管管道5内的高压燃气向外排出时，由于弹簧8的回弹力大于作动板9两端压差产生的作用力，作动系统将重新回到关闭状态。
13.所述的一种降低脉冲爆震发动机反传压力的机构，其特征在于：所述作动板9与燃气管4应采用耐高温、耐冲击、轻质的材料；所述作动板9与作动内腔2、作动板9与斜泄压方孔10的配合处，应保证有足够的气密性；所述作动板9与燃气管4相配合的一端的端壁面积应可变，以便于调节作动时间；所述燃气管4的数量可按实际需要沿周向灵活布置。
14.有益效果
15.本发明提出了一种降低脉冲爆震发动机反传压力的机构，其有益效果是，在可燃混合物点火并起爆之后，所形成的爆震波会向上下游两端传播，向爆震管壳体1末端传播的一小部分高压燃气会通过引气孔7进入燃气管管道5内，进而使作动板9沿轴向向上游平移。此时斜泄压方孔10打开，将向进气道反传的高压燃气排向外界，从而降低了反传压力，抑制了燃气前传。同时，因排出的燃气与爆震波传播方向成锐角，可在轴向上产生向前的分推力；此外，由于爆震管壳体1头部燃气的压力降低，可加快下一循环可燃混气的填充过程，从而可提高工作频率；此过程不受爆震发动机工作频率控制，仅与稳定的爆震波有关。
附图说明
16.图1：本发明剖视图
17.图2：本发明作动系统关闭状态示意图
18.图3：作动系统关闭状态的局部放大图
19.图4：本发明作动系统开启状态示意图
20.图5：作动系统开启状态的局部放大图
21.其中，1
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爆震管壳体，2
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作动腔，3
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限位板，4
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燃气管，5
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燃气管管道，6
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爆震管内
腔，7
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引气孔，8
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弹簧，9
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作动板，10
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斜泄压方孔
具体实施方式
22.下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步描述：
23.如图1所示，本发明提出了一种降低脉冲爆震发动机压力反传的机构，其主体结构有爆震管壳体1、斜泄压方孔10、燃气管4和作动系统。具体实施例如图2、图4所示，所述爆震管壳体1头部开“方形”作动内腔2若干，用于放置“爪形”作动板9；所述爆震管壳体1的末端开引气孔7若干，使燃气管管道5与爆震管内腔6相连通；所述斜泄压方孔10位于爆震管壳体1头部的侧壁内，其中心线与爆震波的传播方向成锐角；所述斜泄压方孔10两端分别与外界和爆震室内腔6相连通；所述燃气管4与爆震管壳体1平行，其一端与引气孔7相联，另一端与限位板3相连；所述作动系统由作动内腔2，弹簧8以及作动板9构成；所述作动内腔2与斜泄压方孔10相连通；所述弹簧8两端分别与作动板9和限位板3固连；所述作动板9的一端嵌入作动内腔2中，其中间段穿过斜泄压方孔10，另一端位于燃气管4的出口处；所述作动系统呈关闭状态时，由于限位板3的作用，使弹簧8处于中度压缩状态，此时作动板9的一端紧靠燃气管4的出口，使燃气管4封闭，如图2、图3所示；所述弹簧8被完全压缩时，作动板9沿轴向运动直至作动内腔2的内止点，此时燃气管4的出口与斜泄压方孔10同时打开，作动系统呈开启状态，如图4、图5所示。
24.工作时，可燃燃气从爆震管壳体1前端流入爆震管内腔6中，经过一系列过程后形成爆震波，而在起爆之前，作动系统呈关闭状态，如图2、图3所示。起爆之后，向爆震管壳体1末端传播的一小部分高压燃气通过引气孔7进入燃气管管道5中，另一部分高压燃气将向进气道反传，如图2、图4实心箭头所示。进入燃气管管道5的高压燃气对作动板9的一端做功，使弹簧8被压缩，从而作动板9将沿轴向向上游平移。当弹簧8被完全压缩时，此时作动板9的一端完全嵌入作动内腔2中，使斜泄压方孔10打开，作动系统呈开启状态，如图4、图5所示。而后，向进气道反传的部分高压燃气沿斜泄压方孔10向外界排出，其排出方向与爆震波传播方向成锐角，可在轴向上产生向前的分推力。此外，由于爆震管壳体1头部燃气的压力降低，有利于加快下一循环可燃混气的填充过程，从而可提高工作频率。在弹簧8被压缩过程中，处于燃气管管道5内的高压燃气经过燃气管4的出口排向外界，使得燃气管管道5内的压力降低。当弹簧8的弹力大于作动板9的一端两侧压差产生的作用力时，弹簧8将推动作动板9沿轴向向下游平移，使整个作动系统重新回到关闭状态，如图2、图3所示。至此，爆震发动机完成一个工作循环。