本發(fā)明屬于脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域，具體涉及一種利用爆震波產(chǎn)生推力輸出軸功的旋轉(zhuǎn)式脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)的爆震管結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)是基于爆震燃燒的新概念發(fā)展起來的新型動(dòng)力裝置,具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸小、適用范圍寬、成本低，推重比可達(dá)20等優(yōu)點(diǎn)?；谝陨蟽?yōu)點(diǎn)脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)可應(yīng)用于小型飛行器、無人機(jī)的動(dòng)力裝置，也可用作螺旋槳尖噴氣旋翼機(jī)的動(dòng)力，未來也可發(fā)展為高空飛行器的動(dòng)力推進(jìn)裝置。

脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)輸出動(dòng)力的基本原理是利用爆震管產(chǎn)生的周期性的爆震波使燃?xì)庠鰤?增溫以及增大速度,從而為發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力。理論上脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)爆震管的工作頻率越大產(chǎn)生的推力越大。在理論情況下,爆震管的長(zhǎng)度越小發(fā)動(dòng)機(jī)的重量就越輕,進(jìn)而推重比就越大。因此提高脈沖發(fā)動(dòng)機(jī)的頻率和減輕爆震管的重量是大多數(shù)研究人員的工作方向。

在傳統(tǒng)爆震管中空氣的噴射方向和燃油的噴射方向一般是同軸同向的。雖然會(huì)使油氣混合物的填充速度加快，但油氣的摻混程度較低，很不利于對(duì)燃料的充分利用，燃燒效率低，沒有足夠的能量在較短的距離上形成爆震波，不利于縮短爆震管的長(zhǎng)度，減輕爆震發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量。此外，點(diǎn)火亦不穩(wěn)定，可能在某一個(gè)循環(huán)不能形成爆震動(dòng)力輸出不穩(wěn)定。此外，由于傳統(tǒng)的脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)爆震管是圓柱形的，在多根管并聯(lián)使用時(shí)是并聯(lián)安裝的，勢(shì)必會(huì)浪費(fèi)很多空間?？紤]以上問題，在實(shí)際工程應(yīng)用中，爆震管的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和布局就顯得十分重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提出一種能夠產(chǎn)生推力，輸出穩(wěn)定軸功的旋轉(zhuǎn)式脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)的爆震管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。本技術(shù)采用自供氣方案，噴油方向沿徑向，油氣混合度高能有效地縮短爆震發(fā)動(dòng)機(jī)爆震管的長(zhǎng)度，并且改善燃料利用率低的問題。四根爆震管在空間呈卍型布置，產(chǎn)生推力，輸出軸功。該爆震發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和加工都很簡(jiǎn)單，在工程使用中有多方面優(yōu)勢(shì)。

技術(shù)方案

本發(fā)明的目的在于提供一種輸出軸功的旋轉(zhuǎn)式脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)的爆震管結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明技術(shù)方案如下：

為解決其技術(shù)問題，本發(fā)明旋轉(zhuǎn)式脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)包括爆震管、噴油嘴和火花塞。所述的爆震管有4個(gè)，呈中心對(duì)稱分布狀態(tài)。除此之外爆震管的進(jìn)口處還有一段直管式結(jié)構(gòu)。噴油嘴安裝在氣流分流處的內(nèi)管壁處，爆震管在火花塞之后的內(nèi)壁上有螺旋凹槽。另外，安裝的噴油管的噴油方向與氣流方向垂直，燃油噴射到氣流中以及爆震管內(nèi)壁上。

本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明旋轉(zhuǎn)式脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)的爆震管，四根爆震管通過采用卍型空間分布，這種多管并聯(lián)方式，在能夠穩(wěn)定輸出軸功的同時(shí)，縮短脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)的軸向長(zhǎng)度，減輕了發(fā)動(dòng)機(jī)的重量。此外，由于噴油管噴射燃油是垂直于氣流方向并且打到爆震管的內(nèi)壁上，所以這就有利于燃油的破碎霧化，從而大大提高了油氣的混合程度，有利于燃油的充分燃燒，在較短距離內(nèi)形成爆震波。在油氣混合完畢之后，可燃混氣由火花塞點(diǎn)燃，形成爆燃，最終形成爆震，產(chǎn)生推力輸出軸功。由于旋轉(zhuǎn)離心力的作用，燃?xì)饬髦袝?huì)有很多的旋渦，更加有利于爆震的形成輸出更穩(wěn)定的軸功。爆震管內(nèi)壁上的螺旋凹槽不但可以增大管內(nèi)的湍流度，還可以使流經(jīng)的燃?xì)庠谥芟蛏习l(fā)生進(jìn)一步的旋轉(zhuǎn)，繼而縮短從爆燃到爆震的轉(zhuǎn)變距離，增加了爆震管工作的可靠性。

附圖說明

圖1：本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)式脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)的爆震管結(jié)構(gòu)示意圖

圖2：爆震管內(nèi)壁螺旋凹槽的結(jié)構(gòu)示意圖

圖1中1-爆震管2-噴油管3-火花塞4-動(dòng)力輸出軸(進(jìn)氣管)

圖2中1-螺旋凹槽

具體實(shí)施方式

現(xiàn)結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述：

結(jié)合圖1和圖2，本發(fā)明提供了一種新的能夠穩(wěn)定輸出軸功的旋轉(zhuǎn)式脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)的爆震管結(jié)構(gòu)板。圖2為該旋轉(zhuǎn)式脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)的爆震管內(nèi)壁螺旋凹槽的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖1為旋轉(zhuǎn)式爆震管結(jié)構(gòu)示意圖，旋轉(zhuǎn)吸氣式脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)的爆震管包括1-爆震管、2-噴油管、3-火花塞和4-動(dòng)力輸出軸(進(jìn)氣管)。所述的1-爆震管呈卍型結(jié)構(gòu)分布，1-爆震管有4個(gè)，長(zhǎng)度相同依設(shè)計(jì)而定，除此之外1-爆震管的進(jìn)口處還有一段直管結(jié)構(gòu)用于供氣。2-噴油管安裝在1-爆震管前端的直管式結(jié)構(gòu)上，3-火花塞安裝在直管結(jié)構(gòu)拐角處向后五分之一爆震管長(zhǎng)度的爆震管管壁上。1-爆震管在火花塞之后的內(nèi)壁上有螺旋凹槽。2-噴油管的噴油方向與氣流方向垂直，燃油噴射到氣流中以及爆震管內(nèi)壁上。

所述的旋轉(zhuǎn)氣式脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)，其工作時(shí)，空氣經(jīng)由進(jìn)氣管等量流入連接1-爆震管的四根直管中，達(dá)到一點(diǎn)進(jìn)氣速度和進(jìn)氣量后，通過2-噴油管分別向四根直管中噴油，由于旋轉(zhuǎn)時(shí)的離心力的作用，在1-爆震管中的氣流會(huì)產(chǎn)生徑向和周向的二次流，形成很多的渦結(jié)構(gòu)，并且2-噴油管的噴油方向垂直于主氣流方向并碰到爆震管的內(nèi)壁上，燃油破碎霧化程度加強(qiáng)，進(jìn)而大大提高了油氣的混合程度。油氣混合充分后，可燃混氣由3-火花塞點(diǎn)燃，形成爆燃，火花塞后1-爆震管內(nèi)壁上的螺旋凹槽使流經(jīng)的燃?xì)庠谥芟蛏习l(fā)生進(jìn)一步的旋轉(zhuǎn)，繼而產(chǎn)生從爆燃到爆震的轉(zhuǎn)變，最終形成爆震波，產(chǎn)生推力，最后由4-動(dòng)力輸出軸(進(jìn)氣管)輸出軸功。由于其卍型的旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，燃?xì)饬髦袝?huì)有很多的旋渦，更加有利于爆震的形成及其穩(wěn)定性。此外由于是四根爆震管同時(shí)工作，功率的輸出范圍更大，調(diào)整更為靈活，并且顯著提高爆震管工作的可靠性。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種旋轉(zhuǎn)式脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)的爆震管結(jié)構(gòu)。其卍型旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)使得氣流在管道內(nèi)形成徑向和周向的二次流，且噴油管噴射的油霧與主流方向垂直，會(huì)加速霧化速度和提高油氣混合度。在油氣混合后，可燃混氣經(jīng)由火花塞點(diǎn)燃，形成爆燃。由于燃?xì)獾乃俣冗h(yuǎn)大于爆震管進(jìn)口的氣流速度，所以會(huì)增強(qiáng)其徑向和周向的二次流，并且火花塞后的爆震管內(nèi)壁螺旋凹槽除增大管內(nèi)的湍流度以外，使流經(jīng)的燃?xì)庠谥芟蛏习l(fā)生進(jìn)一步的旋轉(zhuǎn)，繼而縮短從爆燃向爆震的轉(zhuǎn)變距離，減少了爆震管的長(zhǎng)度，增加了爆震管的工作的可靠性。此外由于是四根爆震管同時(shí)工作，功率的輸出范圍更大，調(diào)整更為靈活。

技術(shù)研發(fā)人員：張群;寇睿;李承鈺;宋亞恒;黎超超;李逸飛
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西北工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.03.22
技術(shù)公布日：2017.07.14