CN102619643B - 一种脉冲爆震发动机射流点火装置 - Google Patents

一种脉冲爆震发动机射流点火装置 Download PDF

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本发明涉及一种脉冲爆震发动机射流点火装置，其特征在于射流管通过密封紧固螺母与混合室固定连接，调节堵头通过密封螺母和紧固螺母安装于射流管顶端；引流管置于射流管内的射流腔中，通过固定肋与射流管相连，且下端延伸与混合室内；点火座置于射流管的一侧，且位于引流管的出口一端。相比于普通点火，爆震波会在更短的时间及距离内产生，也就是缩短了DDT时间及距离。这样，爆震室的长度可以进一步缩短，从而提高发动机的工作频率。缩短了爆震室后，发动机内的排气负担减小，使得发动机出口产生的膨胀波束能够更快地赶上前传的压力波，减小进气道内的压力扰动，在提升发动机工作稳定性的同时获得更好的推进性能。

Description

一种脉冲爆震发动机射流点火装置
技术领域
本发明涉及发动机技术领域，尤其涉及一种脉冲爆震发动机射流点火装置。
背景技术
脉冲爆震发动机是一种利用间歇性的爆震波产生的高温、高压燃气来产生推力的新概念推进装置。按照是否自带氧化剂，脉冲爆震发动机分为吸气式脉冲爆震发动机和火箭式脉冲爆震发动机。
由于直接触发爆震需要巨大的点火能量，从实用性来说，脉冲爆震发动机点火一般采用弱火花点火和预爆管点火。前者通过对点火区的优化设计和爆燃向爆震转变(DDT)实现爆震燃烧。后者一般是通过点燃预爆管内的混合物，燃气进入主燃烧室并点燃主燃烧室的混气。弱火花点火虽然形式简单，但是由于点火能量小，需要一段较长的DDT距离。较长的DDT距离会限制发动机频率的提高，不利于提高发动机性能。预爆管点火虽然点火能量较大，能够减小DDT距离，但是这种点火方式需要一个预爆管来引爆主爆震管，预爆管需要一套额外的油气供给及点火***，增加了***的复杂性，同时也会带来预爆管与主爆管的工作匹配问题。
发明内容
要解决的技术问题
为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种脉冲爆震发动机射流点火装置，能够在小能量点火的前提下提高主爆管的点火能量，从而缩短DDT距离和时间，提高发动机工作频率，进而提升发动机性能。对于吸气式脉冲爆震发动机，由于缩短了DDT时间，一个工作循环内，发动机有更多的时间用于排气，从而减小反传燃气的总压，使得进气道内的压力脉动减小，从而提升吸气式脉冲爆震发动机的推进性能。
技术方案
一种脉冲爆震发动机射流点火装置，其特征在于包括混合室1、引流管2、点火座3、射流管5、点火器6和调节堵头9；射流管5通过密封紧固螺母4与混合室1固定连接，调节堵头9通过密封螺母7和紧固螺母8安装于射流管5顶端；引流管2置于射流管5内的射流腔10中，通过固定肋11与射流管相连，且下端延伸与混合室1内；点火座3置于射流管5的一侧，且位于引流管2的出口一端；混合室1内的可燃混气，一部分经由引流管2流入射流腔10，另一部分直接进入射流腔10，这两部分可燃混气相遇后在射流腔10内形成低速区域；此时由点火器6点燃可燃混气，燃烧波与火焰在射流腔10内不断发展，强度增强，形成一股热射流后冲入爆震室点燃爆震室内的可燃混气并最终形成爆震。
所述射流管与混合室的夹角为30°—150°。
所述引流管内径与射流管内径的比值为0.25-0.5。
有益效果
本发明提出的一种脉冲爆震发动机射流点火装置，有益效果是：一般来说，弱火花点火由于点火能量很小，需要较长的DDT时间和距离。这会限制发动机工作频率的进一步提高，也就限制了发动机的推进性能的进一步提升。对于吸气式脉冲爆震发动机来说，较长的DDT时间及距离除了有上述影响外，还会使得其进气道出现较大的压力脉动，进一步影响发动机工作稳定性。这是因为吸气式脉冲爆震发动机存在压力前传的问题，而较长的DDT距离需要较长的排气时间，爆震波传出爆震室后，发动机尾部产生的膨胀波束来不及追上前传的压力波并削弱其压力，使得反传燃气一直传入进气道。本发明能有效改善上述问题。弱火花点火具有简便易行的特点，本发明仍继承了这一优点，但是在采用弱火花点火的基础上放大了点火能量。可燃混气在射流管内被点燃后，燃烧波不断发展，当火焰传出射流管进入爆震室时，相当于一股热射流去点燃爆震室内的可燃混气。这股热射流的能量比普通点火释放出的能量显然要大很多。所以，相比于普通点火，爆震波会在更短的时间及距离内产生，也就是缩短了DDT时间及距离。这样，爆震室的长度可以进一步缩短，从而提高发动机的工作频率。另外，对于吸气式脉冲爆震发动机，如上所述，缩短了爆震室后，发动机内的排气负担减小，使得发动机出口产生的膨胀波束能够更快地赶上前传的压力波，减小进气道内的压力扰动，在提升发动机工作稳定性的同时获得更好的推进性能。
附图说明
图1：本发明的结构图；
图2：本发明的应用实施例示意图；
1-混合室，2-引流管，3-点火座，4-密封紧固螺母，5-射流管，6-点火器，7-密封螺母，8-紧固螺母，9-调节堵头，10-射流腔，11-固定肋，12-圆柱形结构，13-进气道壁，14-进气锥，15-燃油喷嘴，16-爆震加强装置，17-爆震室。
具体实施方式
现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：
本实施例包括混合室1、引流管2、点火座3、射流管5、点火器6和调节堵头9；射流管5通过密封紧固螺母4与混合室1固定连接，射流管5与混合室1的安装角度为90°；调节堵头9通过密封螺母7和紧固螺母8安装于射流管5顶端；引流管2置于射流管5内的射流腔10中，通过固定肋11与射流管相连，且下端延伸与混合室1内，引流管内径与射流管内径的比值为0.3；点火座3置于射流管5的一侧，且位于引流管2的出口一端；混合室1内的可燃混气，一部分经由引流管2流入射流腔10，另一部分直接进入射流腔10，这两部分可燃混气相遇后在射流腔10内形成低速区域；此时由点火器6点燃可燃混气，燃烧波与火焰在射流腔10内不断发展，强度增强，形成一股热射流后冲入爆震室点燃爆震室内的可燃混气并最终形成爆震。
本发明中，射流管的容积可以通过调节堵头调节；射流管与混合室的安装角度不限，当发动机径向尺寸有限制时，可以通过调节射流管与混合室的角度来减小发动机的径向整体尺寸。
本实施例可用于脉冲爆震发动机点火室，也适用于某些要求提高点火能量的燃烧器，如航空发动机、火箭发动机等。
如图1及图2所示，本发明包括混合室1、引流管2、点火座3、密封紧固螺母4、射流管5、点火器6、密封螺母7、紧固螺母8、调节堵头9、射流腔10、固定肋11。进气道壁13形成圆环形的进气道，空气由进气道流入发动机，进气道中轴处有一个进气锥14，进气锥后部的圆柱形结构12与进气道壁13形成一环形通道。气流经环形通道后进入混合室1。燃油由燃油喷嘴15喷出。燃油喷出后与气流在混合室1混合。可燃混气一部分由引流管2进入射流管5的射流腔10，一部分由混合室1与射流管5的连接通道直接进入射流腔10。当两股燃气相遇后，由点火器6点燃混气。可燃混气被点燃后，火焰在射流腔内发展，其强度不断加强，最终形成一股热射流冲入爆震室17。这股热射流接着点燃爆震室17内被填充的其他可燃混气，最终形成爆震。
如图2所示，在脉冲爆震发动机一个工作周期内，首先，具有一定速度的来流进入进气道，绕过进气锥14后进入环形通道，而后进入混合室1。同时燃油由燃油喷嘴15喷出。掺混并雾化良好的混气以一定速度填充爆震室17。其中一部分混气分别由引流管2及混合室1与射流管5的连接通道直接进入射流腔10.当爆震室17即将填充完毕，对点火器6发出点火信号，点火器6点燃射流腔10内的可爆混合物，形成爆燃。爆燃波压力和温度不断升高，使火焰加速，形成一股热射流。热射流接着冲出射流腔10进入爆震室17并点燃爆震室17内的可燃混气。热射流经过爆震增强装置16后强度逐渐加强，最终发展成稳定的爆震波。

Claims (3)

1.一种脉冲爆震发动机射流点火装置，其特征在于包括混合室（1）、引流管（2）、点火座（3）、射流管（5）、点火器（6）和调节堵头（9）；射流管（5）通过密封紧固螺母（4）与混合室（1）固定连接，调节堵头（9）通过密封螺母（7）和紧固螺母（8）安装于射流管（5）顶端；引流管（2）置于射流管（5）内的射流腔（10）中，通过固定肋（11）与射流管相连，且下端延伸与混合室（1）内；点火座（3）置于射流管（5）的一侧，且位于引流管（2）的出口一端；混合室（1）内的可燃混气，一部分经由引流管（2）流入射流腔（10），另一部分直接进入射流腔（10），这两部分可燃混气相遇后在射流腔（10）内形成低速区域；此时由点火器（6）点燃可燃混气，燃烧波与火焰在射流腔（10）内不断发展，强度增强，形成一股热射流后冲入爆震室点燃爆震室内的可燃混气并最终形成爆震。
2.根据权利要求1所述的脉冲爆震发动机射流点火装置，其特征在于：所述射流管与混合室的夹角为30°-150°。
3.根据权利要求1所述的脉冲爆震发动机射流点火装置，其特征在于：所述引流管内径与射流管内径的比值为0.25-0.5。
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