一種渦輪爆震發(fā)動的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種渦輪爆震發(fā)動機(jī)，包括渦輪部（10），它還設(shè)有爆震部，爆震部與渦輪部10在同一渦軸（11）上，爆震部前后各設(shè)有一塊相互平行的爆震部前板（8）和爆震部后板（7），并且爆震部還設(shè)有三根螺旋纏繞在渦軸（11）上的爆震管，三根爆震管的環(huán)向間距為120°，且在渦軸（11）上同向螺旋設(shè)置。本實(shí)用新型結(jié)合了渦輪增加發(fā)動機(jī)和脈沖爆震發(fā)動機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，并且創(chuàng)造性地創(chuàng)新了一種能夠大幅提高發(fā)動機(jī)工作頻率的螺旋爆震管，從而可將現(xiàn)有的渦輪發(fā)動機(jī)的工作頻率大幅提高，而且本實(shí)用新型的這種發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，制作加工也不復(fù)雜，材料要求降低。用在現(xiàn)在的渦軸發(fā)動機(jī)上可以大幅提高效率降低油耗。
【專利說明】一種潤輪爆震發(fā)動機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種渦輪爆震發(fā)動機(jī)，屬于發(fā)動機(jī)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是主要應(yīng)用于飛行器的渦輪發(fā)動機(jī)【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]爆震發(fā)動機(jī)(PDE,Pulse Detonation Engine)是一種基于爆震燃燒的新概念發(fā)動機(jī)。爆震燃燒產(chǎn)生的爆震波使可爆燃料的壓力、溫度迅速升高(壓力可高達(dá)100個大氣壓，溫度可達(dá)2000°C )。因此，爆震燃燒的發(fā)動機(jī)可以不用傳統(tǒng)的壓氣機(jī)和渦輪部件就達(dá)到對氣體進(jìn)行壓縮的目的，使結(jié)構(gòu)大大簡化，成本大大降低。此外，由于爆震波的傳播速度極快，達(dá)到每秒幾千米，因此，整個燃燒過程接近定容燃燒，由于定容燃燒的熱循環(huán)效率大大高于定壓燃燒(普通的發(fā)動機(jī)都是定壓燃燒)，達(dá)到49% (定壓燃燒效率為27%)，因此，采用爆震燃燒的推進(jìn)系統(tǒng)可大大改善性能。當(dāng)爆震頻率很高時(達(dá)到80?IOOHz)，就可以產(chǎn)生連續(xù)的推力。
[0003]PDE的用途很多，它可作為導(dǎo)彈、靶機(jī)、誘餌機(jī)、無人駕駛飛機(jī)、無人戰(zhàn)斗機(jī)的動力，也可用于槳尖噴氣旋翼機(jī)，將來還可能用于軍民用飛機(jī)甚至太空飛行器推進(jìn)，作為登月飛行器、星際旅游飛行器或入軌飛行器的動力，將給空間運(yùn)輸帶來一次革命。預(yù)計(jì)，PDE將首先用于下一代超音速巡航導(dǎo)彈上。
[0004]爆震發(fā)動機(jī)的爆震管的設(shè)計(jì)十分重要，傳統(tǒng)的爆震發(fā)動機(jī)的爆震管通常是一根直圓管，其中心軸線不變，爆震管一般很長，熱循環(huán)效率不高。中國專利文獻(xiàn)公布號為CN102042121A的實(shí)用新型專利申請文件公開了一種多管脈沖爆震發(fā)動機(jī)的爆震管結(jié)構(gòu)，它包括至少2個爆震管，所有爆震管的中心軸線沿圓周方向均勻分布，沿圓周方向相鄰的兩個爆震管采用圓弧形聯(lián)焰管相連通，聯(lián)焰管內(nèi)徑與爆震管內(nèi)徑之比為1/3?1，聯(lián)焰管中心軸線距爆震管燃料噴口的距離為爆震管內(nèi)徑的2?4倍，在每個聯(lián)焰管管壁中間位置安裝有點(diǎn)火器。該實(shí)用新型能在采用小能量點(diǎn)火的前提下提高多管脈沖爆震發(fā)動機(jī)中單管的點(diǎn)火能量，縮短同樣點(diǎn)火條件下單管DDT距離，并能減小燃?xì)夥磦鲗ξ鼩馐蕉喙苊}沖爆震發(fā)動機(jī)的不利影響，提高多管工作的同步性。然而這種結(jié)構(gòu)單管的工作效率依然不高，且聯(lián)焰管和聯(lián)焰孔的設(shè)計(jì)也增加了結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。
[0005]另外，現(xiàn)有的爆震發(fā)動機(jī)還有高頻相應(yīng)差，各工作循環(huán)銜接難以連續(xù)等問題。因此，現(xiàn)有的爆震發(fā)動機(jī)還有很多值得改進(jìn)的地方。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實(shí)用新型的目的在于提供一種渦輪爆震發(fā)動機(jī)，以提高渦輪發(fā)動機(jī)工作頻率，簡化發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。
[0007]為實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的，本實(shí)用新型采用了這樣的技術(shù)方案:本實(shí)用新型的渦輪爆震發(fā)動機(jī)包括渦輪部，渦輪部與常規(guī)的渦輪增加發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)類似，作用是將空氣壓縮成高壓氣體以增強(qiáng)爆燃的效果。通常由靜止的導(dǎo)向葉片和轉(zhuǎn)動的工作葉輪組成。當(dāng)然，本實(shí)用新型的發(fā)動機(jī)同樣設(shè)置了進(jìn)氣結(jié)構(gòu)和燃燒室等部件，采用的都是常規(guī)現(xiàn)有技術(shù)。本實(shí)用新型除了具有常規(guī)渦輪發(fā)動機(jī)的一般結(jié)構(gòu)外，它還在渦輪部和尾噴口之間設(shè)有一個爆震部，爆震部與潤輪部在同一潤軸上，爆震部前后各設(shè)有一塊相互平行的爆震部前板和爆震部后板，并且爆震部還設(shè)有三根螺旋纏繞在渦軸上的爆震管，三根爆震管的環(huán)向間距為120°，且在渦軸上同向螺旋設(shè)置。燃油與空氣混合并經(jīng)渦輪加壓后進(jìn)入爆震部的爆震管中點(diǎn)燃，并發(fā)生爆震，由于三根爆震管采用了螺旋方式布置，燃料在發(fā)生爆震時還提供了一個極大的旋轉(zhuǎn)動力，從而產(chǎn)生強(qiáng)大的推力。其產(chǎn)生的推力是常規(guī)渦輪發(fā)動機(jī)的數(shù)倍，從而大大提高了發(fā)動機(jī)的工作頻率。
[0008]進(jìn)一步的,三根爆震管設(shè)置在爆震部前板和爆震部后板之間，且三根爆震管在爆震部后板上的環(huán)向位置各相對于爆震部前板轉(zhuǎn)動了 120°。三根爆震管在潤軸上每轉(zhuǎn)動120°完成一個工作循環(huán)，一個工作循環(huán)的過程通常經(jīng)過進(jìn)氣一密閉一爆燃三個步驟。
[0009]另外，在爆震部的前后兩端還分別設(shè)有兩塊平行于所述爆震部前板和爆震部后板的前擋板和后擋板；在前擋板上設(shè)有進(jìn)氣口，在后擋板上設(shè)有尾噴管口，尾噴管口連接一根尾噴管。在所述前擋板上還設(shè)有火花塞，在所述后擋板上還設(shè)有可調(diào)廢氣排氣口。火花塞用于點(diǎn)燃爆震管中的已被加壓的燃料空氣混合物，而可調(diào)廢氣排氣口用于排出爆震產(chǎn)生的廢氣。
[0010]另外，在渦軸的尾端設(shè)有啟動電機(jī)，渦軸上可接轉(zhuǎn)動軸，如果接上轉(zhuǎn)動軸可以成為一種新型渦軸發(fā)動機(jī)，啟動電機(jī)用于使渦軸帶動爆震管同向旋轉(zhuǎn)，從而在爆震時產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)動力。而且，啟動電機(jī)可以實(shí)現(xiàn)爆震管工作循環(huán)之間的自動切換。啟動電機(jī)控制渦軸的轉(zhuǎn)動速度，從而確保每一個工作循環(huán)開始時爆震管的開口端恰好與前擋板上的進(jìn)氣口連通。三個爆震管在爆震部前板上的徑向位置與前擋板上的進(jìn)氣口相應(yīng)以使當(dāng)渦軸每轉(zhuǎn)動120°時均有一根爆震管的入口與進(jìn)氣口連通；三個爆震管在爆震部后板上的徑向位置與后擋板上的尾噴管口相應(yīng)以使當(dāng)渦軸每轉(zhuǎn)動120°時均有一根爆震管的出口與尾噴管口連通。
[0011]本實(shí)用新型結(jié)合了渦輪增加發(fā)動機(jī)和脈沖爆震發(fā)動機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，并且創(chuàng)造性地創(chuàng)新了一種能夠大幅提高發(fā)動機(jī)工作頻率的螺旋爆震管，從而可將現(xiàn)有的渦輪發(fā)動機(jī)的工作頻率大幅提高，而且本實(shí)用新型的這種發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，制作加工也不復(fù)雜。因此，本實(shí)用新型具有工作頻率高，故障率低，螺旋管產(chǎn)生螺旋力矩，提供旋轉(zhuǎn)動力，對制造加工材料要求低，各工作循環(huán)便于自動切換等優(yōu)點(diǎn)。
[0012]【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本實(shí)用新型的發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2是圖1中的前擋板(附圖標(biāo)記9)的右視圖；
[0015]圖3是圖1中爆震部前板(附圖標(biāo)記8)的右視圖；
[0016]圖4是圖1中爆震部后板(附圖標(biāo)記7)的右視圖；
[0017]圖5是圖1中后擋板(附圖標(biāo)記4)的右視圖。
[0018]附圖標(biāo)記說明:1-爆震管一，2-爆震管二, 3-爆震管三,4-后擋板,5-尾噴管，6-啟動電機(jī)，7-爆震部后板，8-爆震部前板，9-前擋板，10-渦輪部，11-渦軸，12-燃料進(jìn)口，13-火花塞，14-可調(diào)廢氣排氣口，15-進(jìn)氣口，16-尾噴管口。
【具體實(shí)施方式】[0019]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0020]如圖1，圖1展示了本實(shí)用新型的這種渦輪爆震發(fā)動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)，從圖中可以看到，本實(shí)用新型的這種發(fā)動機(jī)除了具有一般渦輪發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)外，還具有一個爆震部，爆震部與潤輪部10在同一潤軸11上,爆震部前后各設(shè)有一塊相互平行的爆震部前板8和爆震部后板7，并且爆震部還設(shè)有三根螺旋纏繞在渦軸11上的爆震管，分別是爆震管一 1、爆震管二 2，和爆震管三3，三根爆震管的環(huán)向間距為120°，且在渦軸11上同向螺旋設(shè)置。三根爆震管設(shè)置在爆震部前板8和爆震部后板7之間，且三根爆震管在爆震部后板7上的環(huán)向位置各相對于爆震部前板8轉(zhuǎn)動了 120°。
[0021]結(jié)合圖3和圖4可以看出三根爆震管在爆震部前板8和爆震部后板7之間的位置變動。先看圖1結(jié)合3，三根爆震管的前端在爆震部前板8上時，爆震管一 I位于正上方位置，爆震管二 2位于爆震管一 I順時針轉(zhuǎn)動120°的位置，爆震管三3位于爆震管一 I逆時針轉(zhuǎn)動120°的位置。而三根爆震管經(jīng)過螺旋轉(zhuǎn)動后，當(dāng)其尾端位于爆震部后板7上時，三根爆震管的相對位置發(fā)生了變化，看圖1結(jié)合圖4，在爆震部后板7上時，爆震管二 2位于正上方位置，而爆震管一 I位于爆震管二 2逆時針轉(zhuǎn)動120°的位置，而爆震管三3位于爆震管二 2順時針轉(zhuǎn)動120°的位置，也就是相對在爆震部前板8上的位置，三根爆震管各自逆時針旋轉(zhuǎn)了 120°。在渦軸11的尾端設(shè)有啟動電機(jī)6，啟動電機(jī)6控制渦軸11的轉(zhuǎn)動，從而控制三根爆震管各工作循環(huán)之間的自動切換。三個爆震管在爆震部前板8上的徑向位置與前擋板9上的進(jìn)氣口 15相應(yīng)以使當(dāng)渦軸11每轉(zhuǎn)動120°時均有一根爆震管的入口與進(jìn)氣口 15連通；三個爆震管在爆震部后板7上的徑向位置與后擋板4上的尾噴管口 16相應(yīng)以使當(dāng)渦軸11每轉(zhuǎn)動120°時均有一根爆震管的出口與尾噴管口 15連通。
[0022]看圖1，并結(jié)合圖2和圖5，可以看到在爆震部的前后兩端還分別設(shè)有兩塊平行于爆震部前板8和爆震部后板7的前擋板9和后擋板4 ;在前擋板9上設(shè)有進(jìn)氣口 15，在后擋板4上設(shè)有尾噴管口 16，尾噴管口 16連接一根尾噴管5。
[0023]看圖2和圖5，可見在前擋板9上還設(shè)有火花塞13，在后擋板4上還設(shè)有可調(diào)廢氣排氣口 14。
[0024]本實(shí)用新型是這樣實(shí)施的:燃料從燃料進(jìn)口 12，啟動電機(jī)6控制渦軸11轉(zhuǎn)動，燃料和空氣混合物經(jīng)渦輪部10加壓后，當(dāng)三根爆震管中的一根開口轉(zhuǎn)動到與進(jìn)氣口 15連通時，爆震管的開口自動打開，燃料和空氣的混合物被壓入爆震管中，爆震管繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，燃料和空氣混合物在爆震管中密閉，火花塞13自動點(diǎn)燃，燃料和空氣混合物發(fā)生爆燃，并通過尾噴管口 16和尾噴管5向后方高速噴出，這個過程產(chǎn)生強(qiáng)大的推力。同時廢氣從可調(diào)廢氣排氣口 14排除。渦軸11繼續(xù)轉(zhuǎn)動，使下一個爆震管的開口轉(zhuǎn)動到與進(jìn)氣口 15連通，從而進(jìn)入下一個循環(huán)。通過三個爆震管的相互接替爆震，產(chǎn)生連續(xù)不斷的推力。三個爆震管之間的自動切換可以由啟動電機(jī)6控制。
[0025]當(dāng)然，以上只是本實(shí)用新型的具體應(yīng)用范例，本實(shí)用新型還有其他的實(shí)施方式，凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本實(shí)用新型所要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種潤輪爆震發(fā)動機(jī),包括潤輪部(10),其特征在于:它還設(shè)有爆震部,爆震部與潤輪部(10)在同一渦軸(11)上，爆震部前后各設(shè)有一塊相互平行的爆震部前板(8)和爆震部后板(7)，并且爆震部還設(shè)有三根螺旋纏繞在渦軸(11)上的爆震管，三根爆震管的環(huán)向間距為120°，且在渦軸(11)上同向螺旋設(shè)置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪爆震發(fā)動機(jī)，其特征在于:三根爆震管設(shè)置在爆震部前板(8 )和爆震部后板(7 )之間，且三根爆震管在爆震部后板(7 )上的環(huán)向位置各相對于爆震部前板(8)轉(zhuǎn)動了 120°。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的渦輪爆震發(fā)動機(jī)，其特征在于:在爆震部的前后兩端還分別設(shè)有兩塊平行于所述爆震部前板(8)和爆震部后板(7)的前擋板(9)和后擋板(4);在前擋板(9)上設(shè)有進(jìn)氣口(15)，在后擋板(4)上設(shè)有尾噴管口(16)，尾噴管口(16)連接一根尾噴管(5)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的渦輪爆震發(fā)動機(jī)，其特征在于:在所述前擋板(9)上還設(shè)有火花塞(13)，在所述后擋板(4)上還設(shè)有可調(diào)廢氣排氣口( 14)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的渦輪爆震發(fā)動機(jī)，其特征在于:在所述渦軸(11)的尾端設(shè)有啟動電機(jī)(6)，渦軸(11)上可接轉(zhuǎn)動軸而成為一種新型渦軸發(fā)動機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的渦輪爆震發(fā)動機(jī)，其特征在于:三個爆震管在爆震部前板(8)上的徑向位置與前擋板(9)上的進(jìn)氣口(15)相應(yīng)以使當(dāng)渦軸(11)每轉(zhuǎn)動120°時均有一根爆震管的入口與進(jìn)氣口(15)連通；三個爆震管在爆震部后板(7)上的徑向位置與后擋板(4)上的尾噴管口(16)相應(yīng)以使當(dāng)渦軸(11)每轉(zhuǎn)動120°時均有一根爆震管的出口與尾噴管口(15)連通。
【文檔編號】F02C3/00GK203730136SQ201420085645
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年2月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月27日
【發(fā)明者】王慶 申請人:王慶