專利名稱：單管旋轉(zhuǎn)閥式雙涵道脈沖爆震發(fā)動機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種脈沖爆震發(fā)動機(jī)，尤其是一種采用筒式旋轉(zhuǎn)閥以及內(nèi)外雙涵道的 單管旋轉(zhuǎn)閥式雙涵道脈沖爆震發(fā)動機(jī)。
背景技術(shù)：
脈沖爆震發(fā)動機(jī)是一種利用脈沖式爆震燃燒波產(chǎn)生推力的新概念發(fā)動機(jī)。由于爆 震波的傳播速度極快(達(dá)到幾千米/秒)，以至于燃燒產(chǎn)物在燃燒過程中來不及發(fā)生膨脹， 爆震過程非常接近等容燃燒過程，因此理論上其循環(huán)熱效率要顯著高于以等壓燃燒為基礎(chǔ) 的常規(guī)航空發(fā)動機(jī)。另外，由于爆震過程還具有極強(qiáng)的增壓能力，爆震發(fā)動機(jī)可以取消壓氣 機(jī)和渦輪等旋轉(zhuǎn)部件，因此還具有結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、推重比大等優(yōu)點。上述潛在的優(yōu)勢使 得脈沖爆震發(fā)動機(jī)成為一種極具吸引力的航空航天推進(jìn)技術(shù)，并在近十年來受到了各國科 技界和工業(yè)界的極大關(guān)注。根據(jù)進(jìn)氣裝置的特點，目前脈沖爆震發(fā)動機(jī)可分為氣動閥式和機(jī)械閥式兩大類。 其中，氣動閥式爆震發(fā)動機(jī)雖然結(jié)構(gòu)簡單，但在爆震過程中往往有較大量的氣流從發(fā)動機(jī) 進(jìn)口吐出，產(chǎn)生了反向沖量，為此其推進(jìn)性能并不理想，目前尚未獲得正推力。而機(jī)械閥式 爆震發(fā)動機(jī)則又可分為膜片式、簧片式以及旋轉(zhuǎn)式。膜片式、簧片式機(jī)械閥容易損壞，壽命 較短，因此目前研究得較多的是旋轉(zhuǎn)閥式爆震發(fā)動機(jī)。由于旋轉(zhuǎn)閥式爆震發(fā)動機(jī)一般采用 多管安裝的形式，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積和重量較大，需要較大的閥門驅(qū)動功率，且存在多管之 間的進(jìn)氣、供油以及點火等的協(xié)調(diào)和控制問題，另外各爆震管之間還存在氣動熱力耦合干 擾現(xiàn)象，因此雖然已有多種形式的旋轉(zhuǎn)閥式爆震發(fā)動機(jī)相關(guān)研究報道，但由于其在原理上 和技術(shù)上的難度，目前并沒有取得完全成功。因此，需要一種新的技術(shù)方案以解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的為了解決現(xiàn)有旋轉(zhuǎn)閥式多管脈沖爆震發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積和重量大、 所需閥門驅(qū)動功率高、多管協(xié)調(diào)控制困難以及存在耦合干擾等不足，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu) 簡單、重量輕、體積小，還避免了多爆震管之間的協(xié)調(diào)、控制以及耦合干擾的單管旋轉(zhuǎn)閥式 雙涵道脈沖爆震發(fā)動機(jī)。技術(shù)方案一種單管旋轉(zhuǎn)閥式雙涵道脈沖爆震發(fā)動機(jī)，該單管旋轉(zhuǎn)閥式雙涵道脈 沖爆震發(fā)動機(jī)包括中心錐體、包圍中心椎體的唇罩、自唇罩沿縱長方向延伸的外殼體、自中 心錐體延伸的推力壁筒體、筒式閥門、與筒式閥門連接并用以驅(qū)動筒式閥門轉(zhuǎn)動的驅(qū)動電 機(jī)、與筒式閥門貫通并位于外殼體內(nèi)的爆震管、點火器、燃油噴嘴；所述筒式閥門與爆震管 的內(nèi)部具有內(nèi)涵流道；筒式閥門與驅(qū)動電機(jī)位于推力壁筒體的內(nèi)側(cè)；所述筒式閥門上開有多個內(nèi)進(jìn)氣 孔，所述推力壁筒體上設(shè)有多個外進(jìn)氣孔，驅(qū)動電機(jī)帶動筒式閥門沿周向轉(zhuǎn)動，當(dāng)內(nèi)進(jìn)氣孔 與外進(jìn)氣孔重合，內(nèi)進(jìn)氣孔開啟，空氣進(jìn)入內(nèi)涵流道，同時燃油噴嘴向內(nèi)涵流道中供油；當(dāng)
3內(nèi)進(jìn)氣孔與外進(jìn)氣孔錯開，內(nèi)進(jìn)氣孔關(guān)閉，此時點火器點火，觸發(fā)爆震。有益效果本發(fā)明所述的一種單管旋轉(zhuǎn)閥式雙涵道脈沖爆震發(fā)動機(jī)，由于以單爆 震管的形式實現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)閥式爆震發(fā)動機(jī)，不僅結(jié)構(gòu)筒單、重量輕、體積小，還避免了多爆震 管之間的協(xié)調(diào)、控制以及耦合干擾等技術(shù)難題。


圖1是本發(fā)明單管旋轉(zhuǎn)閥式雙涵道脈沖爆震發(fā)動機(jī)的整體結(jié)構(gòu)示意圖，并展示了 從對稱面剖開的狀態(tài)。圖2是將唇罩和外殼體隱藏后，本發(fā)明單管旋轉(zhuǎn)閥式雙涵道脈沖爆震發(fā)動機(jī)的內(nèi) 部結(jié)構(gòu)側(cè)視圖。
具體實施例方式請參閱圖1及圖2所示，本發(fā)明公開了一種單管旋轉(zhuǎn)閥式雙涵道脈沖爆震發(fā)動機(jī)， 中心錐體1、包圍中心椎體1的唇罩2、自唇罩2沿縱長方向延伸的外殼體3、自中心錐體1 延伸的推力壁筒體4、筒式閥門5、與筒式閥門5連接并用以驅(qū)動筒式閥門5轉(zhuǎn)動的驅(qū)動電 機(jī)6、與筒式閥門5貫通并位于外殼體3內(nèi)的爆震管7、點火器8、燃油噴嘴9、前軸承10、后 軸承11、前支撐12及后支撐13。筒式閥門5與驅(qū)動電機(jī)6位于推力壁筒體4的內(nèi)側(cè)；所述 筒式閥門5上開有多個內(nèi)進(jìn)氣孔20及位于內(nèi)進(jìn)氣孔20后端的輔助進(jìn)氣擋板21，所述推力 壁筒體4上設(shè)有多個外進(jìn)氣孔19，驅(qū)動電機(jī)6帶動筒式閥門5沿周向轉(zhuǎn)動。所述中心錐體1與唇罩2之間構(gòu)成進(jìn)氣流道14，所述爆震管7與外殼體3之間構(gòu) 成外涵流道16，而筒式閥門5與爆震管7的內(nèi)部具有內(nèi)涵流道17，推力壁筒體4上沿周向 均勻開設(shè)的多個外進(jìn)氣孔19均與進(jìn)氣流道14相連。當(dāng)筒式閥門5在驅(qū)動電機(jī)6的驅(qū)動下 沿周向轉(zhuǎn)動使內(nèi)進(jìn)氣孔20與外進(jìn)氣孔19相重合時，筒式閥門5開啟，在輔助進(jìn)氣擋板21 的導(dǎo)引下，捕獲氣流由進(jìn)氣流道14通過外、內(nèi)進(jìn)氣孔19、20進(jìn)入內(nèi)涵流道17，否則筒式閥門 5關(guān)閉，捕獲氣流進(jìn)入外涵流道16 ；所述燃油噴嘴8布置在進(jìn)氣通道15的尾部，并在氣流進(jìn) 入內(nèi)涵流道17時進(jìn)行瞬態(tài)供油；所述點火器9布置在推力壁筒體4的頭部22，在筒式閥門 5關(guān)閉后進(jìn)行點火，以觸發(fā)爆震。所述內(nèi)進(jìn)氣孔20的軸向長度與外進(jìn)氣孔19的軸向長度一 致，但內(nèi)進(jìn)氣孔20的周向弧長要大于外進(jìn)氣孔19的周向弧長，以保證內(nèi)涵流道17進(jìn)氣時 存在一平穩(wěn)階段，便于燃油噴嘴8進(jìn)行供油。所述爆震管7與外殼體3之間構(gòu)成外涵流道16，當(dāng)內(nèi)進(jìn)氣孔20關(guān)閉，氣體進(jìn)入外 涵流道16。采用內(nèi)、外涵雙涵流道17、16設(shè)計，使捕獲氣流在內(nèi)涵流道16與外涵流道17之 間切換，降低了進(jìn)氣堵塞導(dǎo)致的流動阻力，并利用內(nèi)涵高速氣流對外涵氣流的引射作用實 現(xiàn)了增推效果。所述驅(qū)動電機(jī)6與筒式閥門5之間以驅(qū)動軸65連接，該驅(qū)動軸65外套設(shè)有前軸 承10。所述筒式閥門5的后端插入于爆震管7的前端內(nèi)，且筒式閥門5的后端與爆震管7 的前端之間設(shè)有后軸承11。在本實施方式中，所述前軸承10為止推軸承，所述后軸承11為 滾棒軸承。所述前支撐12位于唇罩2及推力壁筒體4之間并用以固定推力壁筒體4的；所述 后支撐13位于外殼體3及爆震管7之間，并用以固定爆震管7。所述前支撐12、推力壁筒
4體4以及筒式閥門5上的內(nèi)進(jìn)氣孔20沿周向均勻分布。前支撐12、推力壁筒體4以及內(nèi)進(jìn) 氣孔20的數(shù)目為2 8個。所述外進(jìn)氣孔19位于相鄰兩個前支撐12之間，且前支撐12 將進(jìn)氣流道14分割成若干與外進(jìn)氣孔19對應(yīng)的進(jìn)氣通道15，從而使進(jìn)氣孔與進(jìn)氣通道15 一一對應(yīng)提高進(jìn)氣效率。中心錐體1的半錐角為8° 40°。本發(fā)明提供的單管旋轉(zhuǎn)閥式雙涵道脈沖爆震發(fā)動機(jī)，由于以單爆震管的形式實現(xiàn) 了旋轉(zhuǎn)閥式爆震發(fā)動機(jī)，不僅結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、體積小，還避免了多爆震管之間的協(xié)調(diào)、控 制以及耦合干擾等技術(shù)難題。同時，內(nèi)外雙涵道設(shè)計可使進(jìn)氣道捕獲的氣流在閥門開啟時 進(jìn)入內(nèi)涵道，在閥門關(guān)閉時進(jìn)入外涵道，從而避免了氣流在進(jìn)氣道內(nèi)的周期性堵塞，保持了 低的流動阻力，并減小了進(jìn)氣道對飛行器外流的非定常干擾。另外，在爆震管出口附近形成 的引射噴管還可以利用內(nèi)涵高速排氣的能量對外涵氣流形成引射作用，從而達(dá)到增加推力 的效果。本發(fā)明具體實現(xiàn)該技術(shù)方案的方法和途徑很多，以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施 方式。應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還 可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。本實施例中未明 確的各組成部份均可用現(xiàn)有技術(shù)加以實現(xiàn)。
權(quán)利要求
一種單管旋轉(zhuǎn)閥式雙涵道脈沖爆震發(fā)動機(jī)，其特征在于該單管旋轉(zhuǎn)閥式雙涵道脈沖爆震發(fā)動機(jī)包括中心錐體(1)、包圍中心椎體(1)的唇罩(2)、自唇罩(2)沿縱長方向延伸的外殼體(3)、自中心錐體(1)延伸的推力壁筒體(4)、筒式閥門(5)、與筒式閥門(5)連接并用以驅(qū)動筒式閥門(5)轉(zhuǎn)動的驅(qū)動電機(jī)(6)、與筒式閥門(5)貫通并位于外殼體(3)內(nèi)的爆震管(7)、點火器(8)、燃油噴嘴(9)；所述筒式閥門(5)與爆震管(7)的內(nèi)部具有內(nèi)涵流道(17)；筒式閥門(5)與驅(qū)動電機(jī)(6)位于推力壁筒體(4)的內(nèi)側(cè)；所述筒式閥門(5)上開有多個內(nèi)進(jìn)氣孔(20)，所述推力壁筒體(4)上設(shè)有多個外進(jìn)氣孔(19)，驅(qū)動電機(jī)(6)帶動筒式閥門(5)沿周向轉(zhuǎn)動，當(dāng)內(nèi)進(jìn)氣孔(20)與外進(jìn)氣孔(19)重合，內(nèi)進(jìn)氣孔(20)開啟，空氣進(jìn)入內(nèi)涵流道(17)，同時燃油噴嘴(9)向內(nèi)涵流道(17)中供油；當(dāng)內(nèi)進(jìn)氣孔(20)與外進(jìn)氣孔(19)錯開，內(nèi)進(jìn)氣孔(20)關(guān)閉，此時點火器(8)點火，觸發(fā)爆震。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單管旋轉(zhuǎn)閥式雙涵道脈沖爆震發(fā)動機(jī)，其特征在于所述爆 震管(7)與外殼體(3)之間構(gòu)成外涵流道(16)，當(dāng)內(nèi)進(jìn)氣孔(20)關(guān)閉，氣體進(jìn)入外涵流道 (16)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的單管旋轉(zhuǎn)閥式雙涵道脈沖爆震發(fā)動機(jī)，其特征在于所 述筒式閥門(5)上還設(shè)置有位于內(nèi)進(jìn)氣孔(20)后部的輔助進(jìn)氣擋板(21)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的單管旋轉(zhuǎn)閥式雙涵道脈沖爆震發(fā)動機(jī)，其特征在于所述驅(qū) 動電機(jī)(6)與筒式閥門(5)之間以驅(qū)動軸(65)連接，該驅(qū)動軸(65)外套設(shè)有前軸承(10)； 所述筒式閥門(5)的后端插入于爆震管(7)的前端內(nèi)，且筒式閥門(5)的后端與爆震管(7) 的前端之間設(shè)有后軸承(U)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的單管旋轉(zhuǎn)閥式雙涵道脈沖爆震發(fā)動機(jī)，其特征在于該單管 旋轉(zhuǎn)閥式雙涵道脈沖爆震發(fā)動機(jī)中還設(shè)置有位于唇罩(2)及推力壁筒體(4)之間并用以固 定推力壁筒體(4)的前支撐(12)；以及位于外殼體(3)及爆震管(7)之間，并用以固定爆 震管(7)的后支撐(13)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的單管旋轉(zhuǎn)閥式雙涵道脈沖爆震發(fā)動機(jī)，其特征在于所述外 進(jìn)氣孔(19)位于相鄰兩個前支撐(12)之間，且前支撐(12)將進(jìn)氣流道(14)分割成若干 與外進(jìn)氣孔(19)對應(yīng)的進(jìn)氣通道(15)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的單管旋轉(zhuǎn)閥式雙涵道脈沖爆震發(fā)動機(jī)，其特征在于中心錐 體(1)的半錐角為8° 40°。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的單管旋轉(zhuǎn)閥式雙涵道脈沖爆震發(fā)動機(jī)，其特征在于所述前 支撐(12)、推力壁筒體(4)以及筒式閥門(5)上的內(nèi)進(jìn)氣孔(20)沿周向均勻分布。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的單管旋轉(zhuǎn)閥式雙涵道脈沖爆震發(fā)動機(jī)，其特征在于所述前 支撐(12)、推力壁筒體(4)以及內(nèi)進(jìn)氣孔(20)的數(shù)目為2 8個。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單管旋轉(zhuǎn)閥式雙涵道脈沖爆震發(fā)動機(jī)，其特征在于所述內(nèi) 進(jìn)氣孔(20)的軸向長度與外進(jìn)氣孔(19)的長度一致，但內(nèi)進(jìn)氣孔(20)的周向弧長要大于 外進(jìn)氣孔(19)的周向弧長。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種單管旋轉(zhuǎn)閥式雙涵道脈沖爆震發(fā)動機(jī)，該爆震發(fā)動機(jī)通過筒式閥門的周向轉(zhuǎn)動，使進(jìn)氣孔反復(fù)開啟和關(guān)閉，從而實現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)閥式的單管爆震發(fā)動機(jī)，不僅結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、體積小，還避免了多爆震管之間的協(xié)調(diào)、控制以及耦合干擾等技術(shù)難題。所述爆震發(fā)動機(jī)還采用了雙涵道設(shè)計，使捕獲氣流在內(nèi)涵道與外涵道之間切換，從而避免了氣流在進(jìn)氣道內(nèi)的周期性堵塞，保持了低的流動阻力，并利用內(nèi)涵高速氣流對外涵氣流的引射作用實現(xiàn)了增推效果。
文檔編號F02K3/00GK101968013SQ20101053116
公開日2011年2月9日 申請日期2010年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月3日
發(fā)明者溫玉芬, 譚慧俊, 陳偉, 韓啟祥 申請人:南京航空航天大學(xué)