一种涡轮爆震发动的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种涡轮爆震发动机，包括涡轮部（10），它还设有爆震部，爆震部与涡轮部10在同一涡轴（11）上，爆震部前后各设有一块相互平行的爆震部前板（8）和爆震部后板（7），并且爆震部还设有三根螺旋缠绕在涡轴（11）上的爆震管，三根爆震管的环向间距为120°，且在涡轴（11）上同向螺旋设置。本实用新型结合了涡轮增加发动机和脉冲爆震发动机的优点，并且创造性地创新了一种能够大幅提高发动机工作频率的螺旋爆震管，从而可将现有的涡轮发动机的工作频率大幅提高，而且本实用新型的这种发动机结构简单，制作加工也不复杂，材料要求降低。用在现在的涡轴发动机上可以大幅提高效率降低油耗。
【专利说明】一种润轮爆震发动机
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种涡轮爆震发动机，属于发动机【技术领域】，尤其是主要应用于飞行器的涡轮发动机【技术领域】。
【背景技术】
[0002]爆震发动机(PDE,Pulse Detonation Engine)是一种基于爆震燃烧的新概念发动机。爆震燃烧产生的爆震波使可爆燃料的压力、温度迅速升高(压力可高达100个大气压，温度可达2000°C )。因此，爆震燃烧的发动机可以不用传统的压气机和涡轮部件就达到对气体进行压缩的目的，使结构大大简化，成本大大降低。此外，由于爆震波的传播速度极快，达到每秒几千米，因此，整个燃烧过程接近定容燃烧，由于定容燃烧的热循环效率大大高于定压燃烧(普通的发动机都是定压燃烧)，达到49% (定压燃烧效率为27%)，因此，采用爆震燃烧的推进系统可大大改善性能。当爆震频率很高时(达到80?IOOHz)，就可以产生连续的推力。
[0003]PDE的用途很多，它可作为导弹、靶机、诱饵机、无人驾驶飞机、无人战斗机的动力，也可用于桨尖喷气旋翼机，将来还可能用于军民用飞机甚至太空飞行器推进，作为登月飞行器、星际旅游飞行器或入轨飞行器的动力，将给空间运输带来一次革命。预计，PDE将首先用于下一代超音速巡航导弹上。
[0004]爆震发动机的爆震管的设计十分重要，传统的爆震发动机的爆震管通常是一根直圆管，其中心轴线不变，爆震管一般很长，热循环效率不高。中国专利文献公布号为CN102042121A的实用新型专利申请文件公开了一种多管脉冲爆震发动机的爆震管结构，它包括至少2个爆震管，所有爆震管的中心轴线沿圆周方向均匀分布，沿圆周方向相邻的两个爆震管采用圆弧形联焰管相连通，联焰管内径与爆震管内径之比为1/3?1，联焰管中心轴线距爆震管燃料喷口的距离为爆震管内径的2?4倍，在每个联焰管管壁中间位置安装有点火器。该实用新型能在采用小能量点火的前提下提高多管脉冲爆震发动机中单管的点火能量，缩短同样点火条件下单管DDT距离，并能减小燃气反传对吸气式多管脉冲爆震发动机的不利影响，提高多管工作的同步性。然而这种结构单管的工作效率依然不高，且联焰管和联焰孔的设计也增加了结构的复杂性。
[0005]另外，现有的爆震发动机还有高频相应差，各工作循环衔接难以连续等问题。因此，现有的爆震发动机还有很多值得改进的地方。
【发明内容】
[0006]本实用新型的目的在于提供一种涡轮爆震发动机，以提高涡轮发动机工作频率，简化发动机结构，以克服现有技术的不足。
[0007]为实现本实用新型的目的，本实用新型采用了这样的技术方案:本实用新型的涡轮爆震发动机包括涡轮部，涡轮部与常规的涡轮增加发动机的结构类似，作用是将空气压缩成高压气体以增强爆燃的效果。通常由静止的导向叶片和转动的工作叶轮组成。当然，本实用新型的发动机同样设置了进气结构和燃烧室等部件，采用的都是常规现有技术。本实用新型除了具有常规涡轮发动机的一般结构外，它还在涡轮部和尾喷口之间设有一个爆震部，爆震部与润轮部在同一润轴上，爆震部前后各设有一块相互平行的爆震部前板和爆震部后板，并且爆震部还设有三根螺旋缠绕在涡轴上的爆震管，三根爆震管的环向间距为120°，且在涡轴上同向螺旋设置。燃油与空气混合并经涡轮加压后进入爆震部的爆震管中点燃，并发生爆震，由于三根爆震管采用了螺旋方式布置，燃料在发生爆震时还提供了一个极大的旋转动力，从而产生强大的推力。其产生的推力是常规涡轮发动机的数倍，从而大大提高了发动机的工作频率。
[0008]进一步的,三根爆震管设置在爆震部前板和爆震部后板之间，且三根爆震管在爆震部后板上的环向位置各相对于爆震部前板转动了 120°。三根爆震管在润轴上每转动120°完成一个工作循环，一个工作循环的过程通常经过进气一密闭一爆燃三个步骤。
[0009]另外，在爆震部的前后两端还分别设有两块平行于所述爆震部前板和爆震部后板的前挡板和后挡板；在前挡板上设有进气口，在后挡板上设有尾喷管口，尾喷管口连接一根尾喷管。在所述前挡板上还设有火花塞，在所述后挡板上还设有可调废气排气口。火花塞用于点燃爆震管中的已被加压的燃料空气混合物，而可调废气排气口用于排出爆震产生的废气。
[0010]另外，在涡轴的尾端设有启动电机，涡轴上可接转动轴，如果接上转动轴可以成为一种新型涡轴发动机，启动电机用于使涡轴带动爆震管同向旋转，从而在爆震时产生旋转动力。而且，启动电机可以实现爆震管工作循环之间的自动切换。启动电机控制涡轴的转动速度，从而确保每一个工作循环开始时爆震管的开口端恰好与前挡板上的进气口连通。三个爆震管在爆震部前板上的径向位置与前挡板上的进气口相应以使当涡轴每转动120°时均有一根爆震管的入口与进气口连通；三个爆震管在爆震部后板上的径向位置与后挡板上的尾喷管口相应以使当涡轴每转动120°时均有一根爆震管的出口与尾喷管口连通。
[0011]本实用新型结合了涡轮增加发动机和脉冲爆震发动机的优点，并且创造性地创新了一种能够大幅提高发动机工作频率的螺旋爆震管，从而可将现有的涡轮发动机的工作频率大幅提高，而且本实用新型的这种发动机结构简单，制作加工也不复杂。因此，本实用新型具有工作频率高，故障率低，螺旋管产生螺旋力矩，提供旋转动力，对制造加工材料要求低，各工作循环便于自动切换等优点。
[0012]【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是本实用新型的发动机结构示意图；
[0014]图2是图1中的前挡板(附图标记9)的右视图；
[0015]图3是图1中爆震部前板(附图标记8)的右视图；
[0016]图4是图1中爆震部后板(附图标记7)的右视图；
[0017]图5是图1中后挡板(附图标记4)的右视图。
[0018]附图标记说明:1-爆震管一，2-爆震管二, 3-爆震管三,4-后挡板,5-尾喷管，6-启动电机，7-爆震部后板，8-爆震部前板，9-前挡板，10-涡轮部，11-涡轴，12-燃料进口，13-火花塞，14-可调废气排气口，15-进气口，16-尾喷管口。
【具体实施方式】[0019]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
[0020]如图1，图1展示了本实用新型的这种涡轮爆震发动机的基本结构，从图中可以看到，本实用新型的这种发动机除了具有一般涡轮发动机的结构外，还具有一个爆震部，爆震部与润轮部10在同一润轴11上,爆震部前后各设有一块相互平行的爆震部前板8和爆震部后板7，并且爆震部还设有三根螺旋缠绕在涡轴11上的爆震管，分别是爆震管一 1、爆震管二 2，和爆震管三3，三根爆震管的环向间距为120°，且在涡轴11上同向螺旋设置。三根爆震管设置在爆震部前板8和爆震部后板7之间，且三根爆震管在爆震部后板7上的环向位置各相对于爆震部前板8转动了 120°。
[0021]结合图3和图4可以看出三根爆震管在爆震部前板8和爆震部后板7之间的位置变动。先看图1结合3，三根爆震管的前端在爆震部前板8上时，爆震管一 I位于正上方位置，爆震管二 2位于爆震管一 I顺时针转动120°的位置，爆震管三3位于爆震管一 I逆时针转动120°的位置。而三根爆震管经过螺旋转动后，当其尾端位于爆震部后板7上时，三根爆震管的相对位置发生了变化，看图1结合图4，在爆震部后板7上时，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逆时针转动120°的位置，而爆震管三3位于爆震管二 2顺时针转动120°的位置，也就是相对在爆震部前板8上的位置，三根爆震管各自逆时针旋转了 120°。在涡轴11的尾端设有启动电机6，启动电机6控制涡轴11的转动，从而控制三根爆震管各工作循环之间的自动切换。三个爆震管在爆震部前板8上的径向位置与前挡板9上的进气口 15相应以使当涡轴11每转动120°时均有一根爆震管的入口与进气口 15连通；三个爆震管在爆震部后板7上的径向位置与后挡板4上的尾喷管口 16相应以使当涡轴11每转动120°时均有一根爆震管的出口与尾喷管口 15连通。
[0022]看图1，并结合图2和图5，可以看到在爆震部的前后两端还分别设有两块平行于爆震部前板8和爆震部后板7的前挡板9和后挡板4 ;在前挡板9上设有进气口 15，在后挡板4上设有尾喷管口 16，尾喷管口 16连接一根尾喷管5。
[0023]看图2和图5，可见在前挡板9上还设有火花塞13，在后挡板4上还设有可调废气排气口 14。
[0024]本实用新型是这样实施的:燃料从燃料进口 12，启动电机6控制涡轴11转动，燃料和空气混合物经涡轮部10加压后，当三根爆震管中的一根开口转动到与进气口 15连通时，爆震管的开口自动打开，燃料和空气的混合物被压入爆震管中，爆震管继续旋转，燃料和空气混合物在爆震管中密闭，火花塞13自动点燃，燃料和空气混合物发生爆燃，并通过尾喷管口 16和尾喷管5向后方高速喷出，这个过程产生强大的推力。同时废气从可调废气排气口 14排除。涡轴11继续转动，使下一个爆震管的开口转动到与进气口 15连通，从而进入下一个循环。通过三个爆震管的相互接替爆震，产生连续不断的推力。三个爆震管之间的自动切换可以由启动电机6控制。
[0025]当然，以上只是本实用新型的具体应用范例，本实用新型还有其他的实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型所要求的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种润轮爆震发动机,包括润轮部(10),其特征在于:它还设有爆震部,爆震部与润轮部(10)在同一涡轴(11)上，爆震部前后各设有一块相互平行的爆震部前板(8)和爆震部后板(7)，并且爆震部还设有三根螺旋缠绕在涡轴(11)上的爆震管，三根爆震管的环向间距为120°，且在涡轴(11)上同向螺旋设置。
2.根据权利要求1所述的涡轮爆震发动机，其特征在于:三根爆震管设置在爆震部前板(8 )和爆震部后板(7 )之间，且三根爆震管在爆震部后板(7 )上的环向位置各相对于爆震部前板(8)转动了 120°。
3.根据权利要求2所述的涡轮爆震发动机，其特征在于:在爆震部的前后两端还分别设有两块平行于所述爆震部前板(8)和爆震部后板(7)的前挡板(9)和后挡板(4);在前挡板(9)上设有进气口(15)，在后挡板(4)上设有尾喷管口(16)，尾喷管口(16)连接一根尾喷管(5)。
4.根据权利要求3所述的涡轮爆震发动机，其特征在于:在所述前挡板(9)上还设有火花塞(13)，在所述后挡板(4)上还设有可调废气排气口( 14)。
5.根据权利要求3所述的涡轮爆震发动机，其特征在于:在所述涡轴(11)的尾端设有启动电机(6)，涡轴(11)上可接转动轴而成为一种新型涡轴发动机。
6.根据权利要求3所述的涡轮爆震发动机，其特征在于:三个爆震管在爆震部前板(8)上的径向位置与前挡板(9)上的进气口(15)相应以使当涡轴(11)每转动120°时均有一根爆震管的入口与进气口(15)连通；三个爆震管在爆震部后板(7)上的径向位置与后挡板(4)上的尾喷管口(16)相应以使当涡轴(11)每转动120°时均有一根爆震管的出口与尾喷管口(15)连通。
【文档编号】F02C3/00GK203730136SQ201420085645
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年2月27日 优先权日:2014年2月27日
【发明者】王庆 申请人:王庆