一种基于脉冲爆震发动机的起爆装置

1.本发明属于脉冲爆震发动机技术领域，具体涉及一种基于脉冲爆震发动机的起爆装置。


背景技术：

2.脉冲爆震发动机(pulse detonation engine，简称pde)与常规发动机相比可省去压气机和涡轮等转动部件，因此有着结构简单、重量轻的潜在特点；且由于爆震燃烧过程近似等容燃烧，pde具有热循环效率高，推重比大等潜在优势，成为近些年颇具发展前景的动力装置。
3.pde的工作过程可分为新鲜混气的填充、点火及起爆、爆震波传播及排气过程。点火起爆方式可分为直接起爆和间接起爆，由于直接起爆需要很高的能量密度，因此多采用间接起爆方式促进爆震波的产生，如采用预爆管或者在主爆震室内加装障碍物。由于在管内加装障碍物的方式操作简单，易于实现，因此在一些小管径或者活泼型的燃料的场合中应用较多。但在使用一些大管径及不易于起爆燃料的pde应用中，通常会加装预爆管起始爆震波。
4.由于预爆管直径相对主爆震室面积较小，初始的主爆震室点火源为一球状或者柱状型的爆震波，然后被衍射，直到其曲率半径明显大于管径，在这一点上它近似为平面。典型的衍射过程需要几十倍管径长度才能使初始爆震波衍射到一个近似平面形状。在需要高能量源来启动的情况下，通常会产生过驱爆震波，这需要更长的距离使其降低到一个稳定的速度。在大尺寸通道中，对于空间有限的设备来说，产生平面波所需的距离可能更长，这将直接加大爆震室的长度，致使其重量增加，严重削弱发动机的功重比。


技术实现要素：

5.要解决的技术问题
6.为了使得目前pde预爆管中产生的球形及柱状爆震波转变为平面爆震波，便于缩短燃烧室总长，减小燃烧室重量，提升发动机功重比。本发明提出了一种基于脉冲爆震发动机的起爆装置，该装置利用预爆管结构，使得燃烧室整体更加紧凑，且能够利用预爆管产生平面爆震波，有效减小燃烧室总长及重量，显著提升发动机功重比。
7.技术方案
8.本发明的技术方案为：
9.所述的一种基于脉冲爆震发动机的起爆装置，其结构由预爆管(1)及爆震室(2)组成；其特征在于：所述预爆管(1)盘绕在爆震室(2)外壁面，按流动方向可分为点火段(3)、ddt段(4)、发展段(5)、右分叉管(6)和左分叉管(7)；所述ddt段(4)前后分别连通点火段(3)与发展段(5)；所述发展段(5)后分为右分叉管(6)与左分叉管(7)，各个右分叉管(6)分别等间距垂直连通左分叉管(7)，末端均伸入爆震室(2)内。
10.所述的一种基于脉冲爆震发动机的起爆装置，其特征在于：所述预爆管(1)紧贴爆
震室(2)外壁面，预爆管(1)各段内径处处相同，为爆震室(2)内径的1/6。
11.所述的一种基于脉冲爆震发动机的起爆装置，其特征在于：所述ddt段(4)呈现螺旋状，且螺旋圈数不少于4圈，螺距为其管内径的2倍。
12.所述的一种基于脉冲爆震发动机的起爆装置，其特征在于：所述右分叉管(6)和左分叉管(7)分别呈右螺旋状与左螺旋状，螺距均为4倍管内径；所述右分叉管(6)和左分叉管(7)按平面展开外轮廓为一等腰直角三角形；所述各个右分叉管(6)垂直焊接于左分叉管(7)上，且不少于7根。
13.所述的一种基于脉冲爆震发动机的起爆装置，其特征在于：所述预爆管(1)进气方向则为点火段(3)至右分叉管(6)和左分叉管(7)；爆震室(2)则采用与预爆管(1)同样的进气方向。
14.所述的一种基于脉冲爆震发动机的起爆装置，其特征在于：所述预爆管(1)中预混气在点火段(3)被点燃，经ddt段(4)火焰加速并发展成为爆震波，经过发展段(5)以及右分叉管(6)和左分叉管(7)的传播，最后同时在末端出现。
15.所述的一种基于脉冲爆震发动机的起爆装置，其特征在于：所述爆震室(2)内的预混气在预爆管(1)末端被沿周向均匀分布的右分叉管(6)和左分叉管(7)中出来的热射流汇聚并点火起爆，起爆后的爆震波则沿下游传播。
16.有益效果
17.本发明的有益效果是：本发明可使得目前pde预爆管中产生的球形及柱状爆震波转变为平面爆震波，便于缩短燃烧室重量与减小总长，且由于ddt段一改传统的障碍物结构，转变为螺旋管的形式，使得燃烧室结构更加紧凑，从而有利于减小燃烧室总长。
附图说明
18.图1：本发明外观图
19.图2：本发明正面剖面图
20.图3：本发明右视图
21.图4：本发明预爆管展开图
22.其中，1-预爆管，2-爆震室，3-点火段，4-ddt段，5-发展段，6-右分叉管，7-左分叉管。
具体实施方式
23.下面结合附图进行具体阐述本发明：
24.如图1、图2、图3、图4所示的一种基于脉冲爆震发动机的起爆装置，其结构由预爆管(1)及爆震室(2)组成；其特征在于：所述预爆管(1)盘绕在爆震室(2)外壁面，按流动方向可分为点火段(3)、ddt段(4)、发展段(5)、右分叉管(6)和左分叉管(7)；所述ddt段(4)前后分别连通点火段(3)与发展段(5)；所述发展段(5)后分为右分叉管(6)与左分叉管(7)，各个右分叉管(6)分别等间距连通左分叉管(7)，末端均伸入爆震室(2)内。
25.工作过程：首先在预爆管(1)和爆震室(2)内沿同一方向填充满新鲜的预混气，在预爆管(1)的点火段(3)内对预混气进行点火，火焰沿管内传播，至呈螺旋状的ddt段(4)，火焰面得到极大程度的拉伸，火焰速度进一步加快，最后在发展段(5)内得到充分发展的爆震
波。在发展段(5)之后，爆震波分别进入右分叉管(6)与左分叉管(7)，由于到达分叉管末端的路程是相等的，因此爆震波会同时从分叉管末端出现，多个爆震波聚焦并耦合一起，即在爆震室(2)内形成平面爆震波并向后传播。


技术特征：
1.一种基于脉冲爆震发动机的起爆装置，其结构由预爆管(1)及爆震室(2)组成；其特征在于：所述预爆管(1)盘绕在爆震室(2)外壁面，按流动方向可分为点火段(3)、ddt段(4)、发展段(5)、右分叉管(6)和左分叉管(7)；所述ddt段(4)前后分别连通点火段(3)与发展段(5)；所述发展段(5)后分为右分叉管(6)与左分叉管(7)，各个右分叉管(6)分别等间距垂直连通左分叉管(7)，末端均伸入爆震室(2)内。2.根据权利要求1所述的一种基于脉冲爆震发动机的起爆装置，其特征在于：所述预爆管(1)紧贴爆震室(2)外壁面，预爆管(1)各段内径处处相同，为爆震室(2)内径的1/6。3.根据权利要求1所述的一种基于脉冲爆震发动机的起爆装置，其特征在于：所述ddt段(4)呈现螺旋状，且螺旋圈数不少于4圈，螺距为其管内径的2倍。4.根据权利要求1所述的一种基于脉冲爆震发动机的起爆装置，其特征在于：所述右分叉管(6)和左分叉管(7)分别呈右螺旋状与左螺旋状，螺距均为4倍管内径；所述右分叉管(6)和左分叉管(7)按平面展开外轮廓为一等腰直角三角形；所述各个右分叉管(6)垂直焊接于左分叉管(7)上，且不少于7根。5.根据权利要求1所述的一种基于脉冲爆震发动机的起爆装置，其特征在于：所述预爆管(1)进气方向则为点火段(3)至右分叉管(6)和左分叉管(7)；爆震室(2)则采用与预爆管(1)同样的进气方向。6.根据权利要求1所述的一种基于脉冲爆震发动机的起爆装置，其特征在于：所述预爆管(1)中预混气在点火段(3)被点燃，经ddt段(4)火焰加速并发展成为爆震波，经过发展段(5)以及右分叉管(6)和左分叉管(7)的传播，最后同时在末端出现。7.根据权利要求1所述的一种基于脉冲爆震发动机的起爆装置，其特征在于：所述爆震室(2)内的预混气在预爆管(1)末端被沿周向均匀分布的右分叉管(6)和左分叉管(7)中出来的热射流汇聚并点火起爆，起爆后的爆震波则沿下游传播。

技术总结
本发明提出了一种基于脉冲爆震发动机的起爆装置，其结构由预爆管(1)及爆震室(2)组成；预爆管(1)盘绕在爆震室(2)外壁面，按流动方向可分为点火段(3)、DDT段(4)、发展段(5)、右分叉管(6)和左分叉管(7)；DDT段(4)前后分别连通点火段(3)与发展段(5)；发展段(5)后分为右分叉管(6)与左分叉管(7)，各个右分叉管(6)分别等间距垂直连通左分叉管(7)，末端均伸入爆震室(2)内。由于在发展段(5)后爆震波沿各分叉管走过的路程相等，因此最终会在爆震室内壁面同时出现多个爆震波，以加强起爆效果。本发明利用预爆管结构，使得燃烧室结构更加紧凑，且能够利用预爆管产生平面爆震波，有效减小燃烧室总长。室总长。室总长。


技术研发人员：张启斌 陈鹏杰 张永辉 冯再杰 范玮
受保护的技术使用者：西北工业大学
技术研发日：2022.08.19
技术公布日：2022/11/8