专利名称：一种高频电磁阀式脉冲爆震发动机供油装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及发动机技术领域，尤其是一种应用于电磁阀式脉冲爆震发动机的供油装置。
背景技术：
脉冲爆震发动机(Pulse detonation engine，简称PDE)是一种利用脉冲爆震波产生推力的新概念发动机。爆震波本质上是超声速激波和与其紧密耦合的薄火焰反应区组成。因而，它毋需采用压气机等旋转部件，便能达到30左右的压比。由于爆震波的传播速度可达马赫数4，其后的燃烧速度极快，燃烧效率可达49%，所以它的单位燃料燃烧效率也很低，正是基于这些源自工作原理的本质特性，它具有结构简单，制造成本低，重量轻，推重比大(大于20)，比冲大(大于2100)，工作范围宽，推力可调等诸多优点。因此作为新一代航空航天推进系统，脉冲爆震发动机具有重大研究价值。由于工程需要，PDE需要使用液体燃料，作为整个爆震顺利进行的预准备系统，供油系统须提供稳定的油压和燃油流量，以达到合适的油气填充比和合理的雾化效果。供油压力要求趋于稳定，压力波动要在一定的范围内，同时燃料填充时间是爆震频率的主要影响因素，而爆震频率是关系到推力的重要性能参数之一，对爆震的成功起爆具有相当重要的作用。目前，国内外公开文献中对PDE供油系统的研究匮乏，文献1 :Frank K Lu，D. S. Jensen. Potential Viability of a Fast-Acting Micro-Solenoid Valve for Pulsed Detonation Fuel Injection [R] · AIAA-2003-0888.美国德州大学 Frank K. Lu 在不供油情况下对适用于PDE的高频电磁阀进行IOHz到150Hz不同频率的响应时间研究，但是没有测试供油过程中电磁阀的高频响应特性，该研究结论不具备实际应用依据。文献2 专利申请CN100549399C.专利中提出高压氮气直接挤压液体燃料，进行供给。其缺点在于一方面，气体直接挤压燃油容易使得燃油中混入氮气，使得管道中产生高压气穴；另一方面，普通减压阀控制高压氮气，无法保证供油压力维持稳定压力；再者， 电磁阀动作时，油路无法吸收压力脉动和削弱压力冲击。综上所述，目前国内外主要采用单一高压油泵供油或是挤压供油方式，系统过于简单，不能很好地完成快速稳定供油。这种组合式的脉冲爆震发动机供油系统可以有效吸收压力脉动、削弱压力冲击，在油压稳定和雾化效果上具有很大优势，现有公开资料中并没有研究人员对从油压稳定和油压响应等特性角度去研究设计脉冲爆震发动机供油系统。
发明内容
本发明的目的在于针对现有电磁阀式脉冲爆震发动机液体燃料供给时所存在压力稳定困难和压力响应延迟等问题，提供一种电磁阀式脉冲爆震发动机供油装置，油路稳定供压，使燃油按照工作频率需求间隙性供油，同时能为离心式航空喷嘴提供稳定的进口压力， 以使燃油雾化到非常细小的液滴(SMD<10 μ m)，使发动机能够实现稳定、持续爆震。实现本发明目的的技术解决方案为一种高频电磁阀式脉冲爆震发动机供油装置，包括油箱、低精度滤油器、高压燃油泵、压力表及压力表开关、溢流阀、高精度滤油器、第一手动阀和第二手动阀、高频电磁阀、涡轮流量计、压カ变送器、离心式航空喷嘴和卸荷阀， 其特征在于还包括氮气挤压支路；油箱通过管路依次连接低精度滤油器、高压燃油泵、压力表及压カ表开关、高精度滤油器、第一手动阀和第二手动阀、高频电磁阀、涡轮流量计、压力变送器和离心式航空喷嘴，形成开环油路；所述氮气挤压支路包括依次连接的高压氮气罐、止回阀、高精度定值减压阀和皮囊式蓄能器。本发明与现有技术相比，其显著优点
(1)高压氮气与燃油通过蓄能器中皮囊隔离，不会因为氮气混入燃油使得管道产生高压气穴；
(2)由于电磁阀采用二位三通方式，卸荷阀调定为预定油压，使得喷油油路和卸荷回油路具有相同压力，吸收压カ脉动；
(3)皮囊式蓄能器中皮囊可以有效削弱高频电磁阀换向时所产生的压カ冲击，为离心式航空喷嘴提供稳定的压力，最终完成精细雾化，保证发动机工作需求。
图1 本发明结构示意图。图2:电磁阀底座剖面图。图3 电磁阀底座剖面图的左视图。
具体实施例方式
现结合附图对本发明进一歩描述。如图1所示，本专利公开ー种高频电磁阀式脉冲爆震发动机供油装置，油路上依次连接的包括油箱1、低精度滤油器加、高压燃油泵3、压カ表及压カ表开关4、溢流、高精度滤油器2b、第一手动阀6a和第二手动阀6b、高频电磁阀7、涡轮流量计8、压カ变送器 9、离心式航空喷嘴10和卸荷阀恥。另，氮气挤压支路包括依次连接的高压氮气罐11、止回阀12、高精度定值减压阀 13和皮囊式蓄能器14，高精度定值减压阀13为皮囊式蓄能器14提供稳定的氮气压力，为油路供压，皮囊式蓄能器14是内置锥型单向阀的蓄能器，机械式非电控，防止氮气外溢，维
持压差。如图1所示，试验进行前，将第一手动阀6a开启，第二手动阀6b闭合，压カ表开关 4在高压燃油泵3工作前关闭。溢流阀fe根据燃油泵3的压カ调到某个溢流压力，防止エ 作中油路堵塞造成油压骤增，损坏其他系统元件。当一切准备就緒，开启电机，高压燃油泵3开始供油。泵的排量一定，燃油体积根据试验需求，工作一定时间，关闭电机，关闭第一手动阀6a。开启止回阀12，高压氮气瓶11 通过高精度定值减压阀13向皮囊式蓄能器14供给高压力氮气，蓄能器中燃油保持某额定压力。PDE供油系统向燃烧室供油吋，开启第二手动阀6b，控制系统向高频电磁阀7输入预定频率的(T5V方波控制信号。当控制系统发出高电平(5V)的电压信号时，电磁阀开启，为离心式航空喷嘴10提供稳定油压，以实现成功雾化；当控制系统停止发出高电平的电压信号吋，电磁阀芯移动到另一位置，使燃油回到油箱。供油过程中，高压氮气瓶11通过高精度定值减压阀13向蓄能器14持续通入预定压カ的氮气，补充供油过程中蓄能器膨胀所造成的氮气压カ损失，始终保持气囊工作在预定压力，稳定油压。涡轮流量计8和压カ变送器9分别测量供油压カ与燃油流量，其中回油路的卸荷阀恥是防止高压回油冲击油箱1。卸荷阀调定为预定油压，使得喷油油路和卸荷油路具有相同压力，减少压力脉动， 同时皮囊式蓄能器14中皮囊可以有效吸收高频电磁阀7换向时所产生的压カ冲击，实现燃油的间歇性供给，为离心式航空喷嘴10提供稳定的压力，最终完成精细雾化，保证发动机工作需求。常见电磁阀大多属于二位四通，针对选用电磁阀需要，对其进出油通道进行重新改造，需要加入如图2所示底座，接ロ A为回油ロ，接ロ B为高压进油ロ，接ロ C为高压出油 ロ，以实现整个供油过程。
权利要求
1.一种高频电磁阀式脉冲爆震发动机供油装置，包括油箱(1)、低精度滤油器(2a)、高压燃油泵(3)、压力表及压力表开关(4)、溢流阀(5a)、高精度滤油器(2b)、第一手动阀(6a) 和第二手动阀(6b)、高频电磁阀(7)、涡轮流量计(8)、压力变送器(9)、离心式航空喷嘴 (10)和卸荷阀(5b)，其特征在于还包括氮气挤压支路；油箱(1)通过管路依次连接低精度滤油器(2a)、高压燃油泵(3)、压力表及压力表开关(4)、高精度滤油器(2b)、手动阀(6a)和 (6b)、高频电磁阀(7)、涡轮流量计(8)、压力变送器(9)和离心式航空喷嘴(10)，形成开环油路；所述氮气挤压支路包括依次连接的高压氮气罐(11)、止回阀(12)、高精度定值减压阀(13)和皮囊式蓄能器(14)。
2.根据权利要求1所述的一种高频电磁阀式脉冲爆震发动机供油装置，其特征在于 所述的皮囊式蓄能器(14)采用了耐燃油腐蚀的皮囊。
3.根据权利要求1所述的一种高频电磁阀式脉冲爆震发动机供油装置，其特征在于 所述的高压燃油泵(7)采用采用陶瓷柱塞泵，保证高压供油同时具有防爆作用。
4.根据权利要求1所述的一种高频电磁阀式脉冲爆震发动机供油装置，其特征在于 所述的高频电磁阀(7)采用二位三通式，另一个之路通过卸荷阀(5b)回到油箱，缓解高频电磁阀(7)上游的油路的压力冲击与压力脉冲；其中，所述的高频电磁阀(7)安装的底座有三个接口，分别为回油口、高压进油口和高压出油口，以实现整个供油过程。
5.根据权利要求1所述的一种高频电磁阀式脉冲爆震发动机供油装置，其特征在于 所述的皮囊式蓄能器(14)是内置锥型单向阀的蓄能器，机械式非电控。
6.根据权利要求1所述的一种高频电磁阀式脉冲爆震发动机供油装置，其特征在于 所述的供油系统组合燃油泵供压和挤压气囊供压两种方式，具有燃油泵快速供油和挤压气囊稳定油压的特点，为发动机能够实现稳定、持续爆震提供保障。
全文摘要
本发明公开一种高频电磁阀式脉冲爆震发动机供油装置，油路上依次连接油箱、低精度滤油器、高压燃油泵、压力表及压力表开关、溢流阀、高精度滤油器、第一手动阀和第二手动阀、高频电磁阀、涡轮流量计、压力变送器、离心式航空喷嘴和卸荷阀，氮气挤压支路安装在两个手动阀之间；氮气挤压支路包括高压氮气罐、止回阀、高精度定值减压阀和皮囊式蓄能器。采用本发明可以成功实现燃油间隙性供给，且该装置除采用电磁阀式供油，还运用蓄能器的结构特性，构成气囊挤压供油，避免自行设计高压压力容器，从而减少成本，保障安全，并且保证了燃油通过离心式航空喷嘴时所需的稳定油压，实现了很好的雾化，并且使发动机能够实现基于液态燃料的稳定、高频爆震。
文档编号F02K9/46GK102562362SQ20111036787
公开日2012年7月11日 申请日期2011年11月18日 优先权日2011年11月18日
发明者刁吉阳, 曾嫚青, 武晓松, 王栋, 裴晨曦, 陈洁, 马虎 申请人:南京理工大学