一种旋转式脉冲爆震发动机的爆震管结构的制作方法

本发明属于脉冲爆震发动机领域，具体涉及一种利用爆震波产生推力输出轴功的旋转式脉冲爆震发动机的爆震管结构。

背景技术：

脉冲爆震发动机是基于爆震燃烧的新概念发展起来的新型动力装置,具有结构简单、尺寸小、适用范围宽、成本低，推重比可达20等优点。基于以上优点脉冲爆震发动机可应用于小型飞行器、无人机的动力装置，也可用作螺旋桨尖喷气旋翼机的动力，未来也可发展为高空飞行器的动力推进装置。

脉冲爆震发动机输出动力的基本原理是利用爆震管产生的周期性的爆震波使燃气增压,增温以及增大速度,从而为发动机提供动力。理论上脉冲爆震发动机爆震管的工作频率越大产生的推力越大。在理论情况下,爆震管的长度越小发动机的重量就越轻,进而推重比就越大。因此提高脉冲发动机的频率和减轻爆震管的重量是大多数研究人员的工作方向。

在传统爆震管中空气的喷射方向和燃油的喷射方向一般是同轴同向的。虽然会使油气混合物的填充速度加快，但油气的掺混程度较低，很不利于对燃料的充分利用，燃烧效率低，没有足够的能量在较短的距离上形成爆震波，不利于缩短爆震管的长度，减轻爆震发动机的质量。此外，点火亦不稳定，可能在某一个循环不能形成爆震动力输出不稳定。此外，由于传统的脉冲爆震发动机爆震管是圆柱形的，在多根管并联使用时是并联安装的，势必会浪费很多空间。考虑以上问题，在实际工程应用中，爆震管的机构设计和布局就显得十分重要。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提出一种能够产生推力，输出稳定轴功的旋转式脉冲爆震发动机的爆震管结构设计方案。本技术采用自供气方案，喷油方向沿径向，油气混合度高能有效地缩短爆震发动机爆震管的长度，并且改善燃料利用率低的问题。四根爆震管在空间呈卍型布置，产生推力，输出轴功。该爆震发动机结构的设计和加工都很简单，在工程使用中有多方面优势。

技术方案

本发明的目的在于提供一种输出轴功的旋转式脉冲爆震发动机的爆震管结构。

本发明技术方案如下：

为解决其技术问题，本发明旋转式脉冲爆震发动机包括爆震管、喷油嘴和火花塞。所述的爆震管有4个，呈中心对称分布状态。除此之外爆震管的进口处还有一段直管式结构。喷油嘴安装在气流分流处的内管壁处，爆震管在火花塞之后的内壁上有螺旋凹槽。另外，安装的喷油管的喷油方向与气流方向垂直，燃油喷射到气流中以及爆震管内壁上。

本发明具有以下有益效果：

本发明旋转式脉冲爆震发动机的爆震管，四根爆震管通过采用卍型空间分布，这种多管并联方式，在能够稳定输出轴功的同时，缩短脉冲爆震发动机的轴向长度，减轻了发动机的重量。此外，由于喷油管喷射燃油是垂直于气流方向并且打到爆震管的内壁上，所以这就有利于燃油的破碎雾化，从而大大提高了油气的混合程度，有利于燃油的充分燃烧，在较短距离内形成爆震波。在油气混合完毕之后，可燃混气由火花塞点燃，形成爆燃，最终形成爆震，产生推力输出轴功。由于旋转离心力的作用，燃气流中会有很多的旋涡，更加有利于爆震的形成输出更稳定的轴功。爆震管内壁上的螺旋凹槽不但可以增大管内的湍流度，还可以使流经的燃气在周向上发生进一步的旋转，继而缩短从爆燃到爆震的转变距离，增加了爆震管工作的可靠性。

附图说明

图1：本发明的旋转式脉冲爆震发动机的爆震管结构示意图

图2：爆震管内壁螺旋凹槽的结构示意图

图1中1-爆震管2-喷油管3-火花塞4-动力输出轴(进气管)

图2中1-螺旋凹槽

具体实施方式

现结合附图对本发明作进一步描述：

结合图1和图2，本发明提供了一种新的能够稳定输出轴功的旋转式脉冲爆震发动机的爆震管结构板。图2为该旋转式脉冲爆震发动机的爆震管内壁螺旋凹槽的结构示意图。

图1为旋转式爆震管结构示意图，旋转吸气式脉冲爆震发动机的爆震管包括1-爆震管、2-喷油管、3-火花塞和4-动力输出轴(进气管)。所述的1-爆震管呈卍型结构分布，1-爆震管有4个，长度相同依设计而定，除此之外1-爆震管的进口处还有一段直管结构用于供气。2-喷油管安装在1-爆震管前端的直管式结构上，3-火花塞安装在直管结构拐角处向后五分之一爆震管长度的爆震管管壁上。1-爆震管在火花塞之后的内壁上有螺旋凹槽。2-喷油管的喷油方向与气流方向垂直，燃油喷射到气流中以及爆震管内壁上。

所述的旋转气式脉冲爆震发动机，其工作时，空气经由进气管等量流入连接1-爆震管的四根直管中，达到一点进气速度和进气量后，通过2-喷油管分别向四根直管中喷油，由于旋转时的离心力的作用，在1-爆震管中的气流会产生径向和周向的二次流，形成很多的涡结构，并且2-喷油管的喷油方向垂直于主气流方向并碰到爆震管的内壁上，燃油破碎雾化程度加强，进而大大提高了油气的混合程度。油气混合充分后，可燃混气由3-火花塞点燃，形成爆燃，火花塞后1-爆震管内壁上的螺旋凹槽使流经的燃气在周向上发生进一步的旋转，继而产生从爆燃到爆震的转变，最终形成爆震波，产生推力，最后由4-动力输出轴(进气管)输出轴功。由于其卍型的旋转结构，燃气流中会有很多的旋涡，更加有利于爆震的形成及其稳定性。此外由于是四根爆震管同时工作，功率的输出范围更大，调整更为灵活，并且显著提高爆震管工作的可靠性。

技术特征：

技术总结
本发明提供了一种旋转式脉冲爆震发动机的爆震管结构。其卍型旋转结构使得气流在管道内形成径向和周向的二次流，且喷油管喷射的油雾与主流方向垂直，会加速雾化速度和提高油气混合度。在油气混合后，可燃混气经由火花塞点燃，形成爆燃。由于燃气的速度远大于爆震管进口的气流速度，所以会增强其径向和周向的二次流，并且火花塞后的爆震管内壁螺旋凹槽除增大管内的湍流度以外，使流经的燃气在周向上发生进一步的旋转，继而缩短从爆燃向爆震的转变距离，减少了爆震管的长度，增加了爆震管的工作的可靠性。此外由于是四根爆震管同时工作，功率的输出范围更大，调整更为灵活。

技术研发人员：张群;寇睿;李承钰;宋亚恒;黎超超;李逸飞
受保护的技术使用者：西北工业大学
技术研发日：2017.03.22
技术公布日：2017.07.14