CN113310069A - 一种用于脉冲爆轰发动机的射流点火装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于脉冲爆轰发动机的射流点火装置，包括射流管、点火器、安装连接管和射流端盖，所述射流管为两端开口的中空管，所述射流端盖封盖于所述射流管的下游端，所述射流管的中央通孔依次包括第一孔段、第二孔段和第三孔段，所述第二孔段的直径大于第一孔段的直径的1.5倍，所述第三孔段的直径小于所述第二孔段的直径，所述安装连接管的一端与所述射流管固定连接，所述安装连接管的另一端与发动机管段连接，所述点火器设置于所述安装连接管内，所述点火器的点火端伸入所述第二孔段，所述射流端盖设有若干贯穿所述射流端盖的喷射孔。本发明可适用于大于一定管径尺寸的所有脉冲爆轰发动机，降低实验成本，并可快速完成点火起爆，缩短DDT的时间和距离。

Description

一种用于脉冲爆轰发动机的射流点火装置
技术领域
本发明涉及一种发动机点火装置，特别是涉及一种用于脉冲爆轰发动机的射流点火装置。
背景技术
点火装置对于脉冲爆轰发动机的点火与起爆过程有着十分重要的作用，而在实际的运用与实验中，多采用火焰稳定器与大管径点火段组合的形式，且对于每一台发动机均需加工对应的点火装置，大大增加了实验成本。火焰稳定器与大管径点火段组合的形式的点火装置往往只能形成一个局部的着火点，继而逐步扩散形成火焰面，这大大增加了燃烧转爆轰(DDT)的时间和距离，不利于脉冲爆轰发动机的快速起爆。
公开号为CN107605603A的中国专利公开了一种用于脉冲爆震发动机的点火***，包括射流发生器、脉冲爆震发动机和控制***；所述脉冲爆震发动机包括爆震室、进气室和尾喷室；所述尾喷室内设有燃气探测器；所述射流发生器包括射流腔和燃料室，所述射流腔和燃料室之间设有封板，所述燃料室与封板之间安装旋流器；所述第一燃气室内设有至少2个燃气入口，所述第二燃气室内设有氧化剂入口；所述旋流器为回转体，所述旋流器内设有若干旋流孔，所述旋流器与封板连接处设有通孔；所述射流腔设有出口；所述控制***与火花塞和燃气探测器连接。
公开号为CN102619643A的中国专利公开了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。
上述现有技术都通过偏置在发动机管段一侧的独立的腔体进行预先点火燃烧形成热射流，由热射流继续点燃发动机内可燃混合气，DDT的时间和距离均较短，但是对于发动机实验，需要进行多种管径发动机实验，偏置的射流点火装置在用于大管径发动机时点火性能不佳，并且像CN102619643A的点火装置还需要使用不同长度的引流管以对应不同管径发动机。
发明内容
针对上述现有技术的缺陷，本发明提供了一种用于脉冲爆轰发动机的射流点火装置，满足多管径脉冲爆轰发动机的点火需求，缩短DDT的时间和距离，降低实验成本。
本发明技术方案如下：一种用于脉冲爆轰发动机的射流点火装置，包括射流管、点火器、安装连接管和射流端盖，所述射流管为两端开口的中空管，所述射流端盖封盖于所述射流管的下游端，所述射流管的中央通孔依次包括第一孔段、第二孔段和第三孔段，所述第二孔段的直径大于第一孔段的直径的1.5倍，所述第三孔段的直径小于所述第二孔段的直径，所述安装连接管的一端与所述射流管固定连接，所述安装连接管的另一端与发动机管段连接，所述点火器设置于所述安装连接管内，所述点火器的点火端伸入所述第二孔段，所述射流端盖设有若干贯穿所述射流端盖的喷射孔。
进一步地，所述第一孔段与第二孔段间形成台阶面，所述第二孔段与所述第三孔段间通过直径渐缩段连接。
进一步地，所述射流管的外径由所述第一孔段向所述第二孔段逐渐增大。
进一步地，所述安装连接管呈所述射流管的截面径向方向设置。
进一步地，所述喷射孔均平行于射流管的轴向设置。
进一步地，所述喷射孔均匀分布于所述射流端盖。
进一步地，所述喷射端盖通过螺纹连接于所述射流管的下游端。
进一步地，所述射流管与所述发动机管段同轴设置。
本发明的点火过程是这样的，混合气来流从发动机管段的上游方向进入，部分混合气从射流管外部流过，进入下游爆轰管内；另有部分混合气进入射流管内部，通过第一孔段后且在直径突然增大的第二孔段形成低速气流区，在第二孔段内由点火器燃烧，第二孔段空间较小能迅速扩散，形成火焰。火焰热流通过射流端盖的喷射孔喷出，快速点燃射流端盖下游的混合气，形成多个着火区域，从而快速扩散至发动机爆轰管段内的整个截面，以达到快速起爆的效果。
本发明所提供的技术方案的优点在于：射流管可安装在脉冲爆轰发动机内中轴线位置，利用发动机管段内部分混合气进行初步点火形成火焰热流，可通用于大于一定管径尺寸的所有脉冲爆轰发动机，避免了重复加工点火装置造成的成本浪费，利于降低实验成本。通过先在效范围内燃烧形成热流后再喷射点火，缩短了脉冲爆轰发动机燃烧转爆轰的时间和距离。
附图说明
图1为用于脉冲爆轰发动机的射流点火装置的结构示意图。
图2为射流端盖的端面示意图。
图3为用于脉冲爆轰发动机的射流点火装置安装于发动机内结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等同形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围内。
请结合图1至图3所示，本实施例涉及的用于脉冲爆轰发动机的射流点火装置包括射流管1、点火器2、安装连接管3和射流端盖4。射流管1为一段两端开口的中空管，射流管1具有轴向贯穿的中央通孔，中央通孔包括依次连接的第一孔段1a、第二孔段1b和第三孔段1c，第一孔段1a和第三孔段1c均为圆柱孔段，第二孔段1b的前段为圆柱孔段，第二孔段1b的后段为渐缩的圆锥孔段。第二孔段1b的前段的直径大于第一孔段1a的直径的1.5倍，第一孔段1a和第三孔段1c的直径相同，由此第一孔段1a与第二孔段1b间形成一台阶面，第二孔段1b与第三孔段1c则由圆锥孔段进行过渡连接。第二孔段1b形成了一个容积突然增大的气流低速区域，混合气流在通过第一孔段1a进入第二孔段1b后减速。射流管1的外径由第一孔段1a向第二孔段1b逐渐增大形成一个锥形头，而后依第二孔段1b的圆锥孔段和第三孔段1c形状设置。在具体制作射流管1时可以分别制作包含第一孔段1a、第二孔段1b和第三孔段1c的管体再依次进行连接。喷射端盖4通过螺纹连接于射流管1的下游端，即连接于第三孔段1c的末尾。喷射端盖4上以均匀布置的方式开设若干贯穿射流端盖4的喷射孔4a，这些喷射孔4a轴线与射流管1轴线平行，喷射孔4a的布置方式可以是以由中心向外周进行环形布置。安装连接管3的一端与射流管1焊接连接，位于包含第二孔段1b的管体，安装连接管3的另一端与发动机管段5的法兰连接，安装连接管3整体呈射流管1的截面径向方向设置。安装连接管3可预留较长长度，以便于调整射流管1位置，使射流管1与发动机管段5同轴设置获得更佳的点火效果，同时也能适应各种不同管径的发动机。点火器2设置于安装连接管3内，点火器2的点火端伸入第二孔段1b进行电火花点火。
将射流点火装置安装于脉冲爆轰发动机后，射流端盖4朝向发动机管段5的爆轰段，射流管1的第一孔段1a朝向混合气入口端，混合气来流从上游方向进入，部分混合气从射流管1外部流过，进入射流端盖4下游；部分混合气进入射流管1内部，并且在射流管1的第二孔段1b形成低速气流区内减缓流速。安装在安装连接管3内的点火器2点燃射流管1内的低速混合气，并在射流管1内较小的空间内快速扩散，形成火焰热流。热流射流端盖4的喷射孔4a喷射而出，产生更大的点火能量快速点燃射流端盖4下游的混合气，形成多个着火区域，从而快速扩散至发动机管段5的爆轰段内的整个截面，有利于脉冲爆轰发动机的快速起爆。

Claims (8)

1.一种用于脉冲爆轰发动机的射流点火装置，其特征在于，包括射流管、点火器、安装连接管和射流端盖，所述射流管为两端开口的中空管，所述射流端盖封盖于所述射流管的下游端，所述射流管的中央通孔依次包括第一孔段、第二孔段和第三孔段，所述第二孔段的直径大于第一孔段的直径的1.5倍，所述第三孔段的直径小于所述第二孔段的直径，所述安装连接管的一端与所述射流管固定连接，所述安装连接管的另一端与发动机管段连接，所述点火器设置于所述安装连接管内，所述点火器的点火端伸入所述第二孔段，所述射流端盖设有若干贯穿所述射流端盖的喷射孔。
2.根据权利要求1所述的用于脉冲爆轰发动机的射流点火装置，其特征在于，所述第一孔段与第二孔段间形成台阶面，所述第二孔段与所述第三孔段间通过直径渐缩段连接。
3.根据权利要求1所述的用于脉冲爆轰发动机的射流点火装置，其特征在于，所述射流管的外径由所述第一孔段向所述第二孔段逐渐增大。
4.根据权利要求1所述的用于脉冲爆轰发动机的射流点火装置，其特征在于，所述安装连接管呈所述射流管的截面径向方向设置。
5.根据权利要求1所述的用于脉冲爆轰发动机的射流点火装置，其特征在于，所述喷射孔均平行于射流管的轴向设置。
6.根据权利要求1所述的用于脉冲爆轰发动机的射流点火装置，其特征在于，所述喷射孔均匀分布于所述射流端盖。
7.根据权利要求1所述的用于脉冲爆轰发动机的射流点火装置，其特征在于，所述喷射端盖通过螺纹连接于所述射流管的下游端。
8.根据权利要求1所述的用于脉冲爆轰发动机的射流点火装置，其特征在于，所述射流管与所述发动机管段同轴设置。
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