專利名稱：一種吸氣式脈沖爆震發(fā)動機(jī)進(jìn)氣錐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于發(fā)動機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種吸氣式脈沖爆震發(fā)動機(jī)進(jìn)氣錐。
背景技術(shù)：
脈沖爆震發(fā)動機(jī)是一種利用間歇性的爆震波產(chǎn)生的高溫、高壓燃?xì)鈦懋a(chǎn)生推力的 新概念推進(jìn)裝置。按照是否自帶氧化劑，脈沖爆震發(fā)動機(jī)分為吸氣式脈沖爆震發(fā)動機(jī)和火 箭式脈沖爆震發(fā)動機(jī)。吸氣式脈沖爆震發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣道結(jié)構(gòu)對發(fā)動機(jī)的工作特性有重要的影響。目前， 采用在進(jìn)氣道內(nèi)安裝進(jìn)氣錐，形成氣動閥式進(jìn)氣道是吸氣式脈沖爆震發(fā)動機(jī)主要采用的進(jìn) 氣道結(jié)構(gòu)之一。但氣動閥式進(jìn)氣道的主要問題在于會出現(xiàn)高溫燃燒產(chǎn)物的反傳，即發(fā)動機(jī) 內(nèi)的部分燃燒產(chǎn)物從進(jìn)氣道傳出發(fā)動機(jī)，形成反流產(chǎn)生負(fù)推力，降低發(fā)動機(jī)的性能。現(xiàn)有技 術(shù)中，如西北工業(yè)大學(xué)學(xué)位論文《吸氣式脈沖爆震發(fā)動機(jī)試驗研究》提出的氣動閥式進(jìn)氣道 防反流方式只是要求進(jìn)氣錐錐體后部的直徑與爆震管的內(nèi)徑相等，但試驗表明，由于高溫 燃燒產(chǎn)物回傳的壓力相對于進(jìn)氣壓力很大，對于進(jìn)氣錐錐體后部的直徑與爆震管的內(nèi)徑相 等的進(jìn)氣道結(jié)構(gòu)，很多燃燒產(chǎn)物還是會前傳出發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道，這樣還是會產(chǎn)生較大的負(fù)推 力。在 AIAA 論文《A Review of PDE Development for Propulsion Applications》 2007-985中提出，燃油被加熱到750K的時候，DDT時間降低了 15%、DDT距離縮短了 30%。 這樣就可以縮短爆震管的長度，減輕脈沖爆震發(fā)動機(jī)的重量，提高推重比。但現(xiàn)有技術(shù)中， 如西北工業(yè)大學(xué)學(xué)報，2010，28 (5)，《燃油溫度對PDE性能的影響實驗》中采用的加熱裝置很 大，有一人多高，兩人多寬，體積大，重量重，不適合實際的工程需要。

發(fā)明內(nèi)容
要解決的技術(shù)問題本發(fā)明的目的在于提出一種吸氣式脈沖爆震發(fā)動機(jī)進(jìn)氣錐，以解決現(xiàn)有技術(shù)中發(fā) 動機(jī)內(nèi)的部分燃燒產(chǎn)物易從進(jìn)氣道傳出發(fā)動機(jī)，形成反流產(chǎn)生負(fù)推力；以及不易對燃油加 熱的技術(shù)問題。技術(shù)方案本發(fā)明的技術(shù)方案為所述一種吸氣式脈沖爆震發(fā)動機(jī)進(jìn)氣錐，進(jìn)氣錐錐體根部端面直徑與吸氣式脈沖 爆震發(fā)動機(jī)爆震管內(nèi)徑相同，其特征在于在進(jìn)氣錐錐體根部端面開有環(huán)形反流槽，環(huán)形中 心與錐體根部端面中心重合；反流槽內(nèi)沿面為與進(jìn)氣錐軸線平行的環(huán)面，反流槽外沿面為 1/4圓弧環(huán)面；在進(jìn)氣錐錐體根部端面中心開有沿錐體軸線方向的盲孔，在進(jìn)氣錐側(cè)面開 有垂直于錐體軸線方向的進(jìn)油孔，進(jìn)油孔與盲孔相通。所述一種吸氣式脈沖爆震發(fā)動機(jī)進(jìn)氣錐，優(yōu)選反流槽外沿圓弧環(huán)面的圓弧半徑與 反流槽的深度相同。
所述一種吸氣式脈沖爆震發(fā)動機(jī)進(jìn)氣錐，優(yōu)選反流槽與進(jìn)氣錐外側(cè)面間的壁厚為 0. 5mm-lmm，盲孔與反流槽內(nèi)沿面間的壁厚為6_8mm。所述一種吸氣式脈沖爆震發(fā)動機(jī)進(jìn)氣錐，優(yōu)選進(jìn)油孔的內(nèi)側(cè)面與反流槽槽底面的 最短距離為8-10mm。所述一種吸氣式脈沖爆震發(fā)動機(jī)進(jìn)氣錐，優(yōu)選反流槽的最大深度為進(jìn)氣錐錐體根 部端面直徑的15% -35%。所述一種吸氣式脈沖爆震發(fā)動機(jī)進(jìn)氣錐，優(yōu)選盲孔內(nèi)表面開有螺紋，用于安裝噴 油嘴。所述一種吸氣式脈沖爆震發(fā)動機(jī)進(jìn)氣錐，優(yōu)選進(jìn)氣錐錐體根部端面與發(fā)動機(jī)進(jìn)氣 道末端平齊，且進(jìn)氣錐中心軸線與吸氣式脈沖爆震發(fā)動機(jī)爆震管中心軸線重合。有益效果本發(fā)通過在吸氣式脈沖爆震發(fā)動機(jī)進(jìn)氣錐椎體根部端面設(shè)置反流槽，使得爆震管 中的高溫燃燒產(chǎn)物向進(jìn)氣道方向反傳時會從爆震管沖進(jìn)反流槽中，隨著高溫燃燒產(chǎn)物不斷 地沖進(jìn)反流槽，中間的燃燒產(chǎn)物會沿徑向向反流槽外沿流動，并由1/4圓環(huán)面引導(dǎo)流回爆 震管與沖向進(jìn)氣道的燃燒產(chǎn)物相碰撞，在進(jìn)氣錐后部形成漩渦，最大程度地阻礙燃燒產(chǎn)物 流入進(jìn)氣道中，減小由此產(chǎn)生的負(fù)推力。同時，反流槽槽底面與進(jìn)油孔距離較近，高溫燃燒 產(chǎn)物的熱量會傳導(dǎo)到燃油中，使燃油迅速升溫，研究表明，燃油溫度預(yù)先加熱后，可以在起 爆時大幅減小DDT時間、縮短DDT距離，從而縮短爆震管的長度，減輕脈沖爆震發(fā)動機(jī)的重 量，大幅提高脈沖爆震發(fā)動機(jī)的推重比。


圖1 本發(fā)明的剖視圖；圖2:本發(fā)明的結(jié)構(gòu)圖；圖3 本發(fā)明在吸氣式脈沖爆震發(fā)動機(jī)中的安裝示意圖；其中1、進(jìn)氣錐；2、反流槽；3、進(jìn)油孔；4、盲孔。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例描述本發(fā)明實施例1 參照附圖3，本實施例中，進(jìn)氣錐1安裝在吸氣式脈沖爆震發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道內(nèi)，進(jìn)氣 錐錐體根部端面與發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道末端平齊，且進(jìn)氣錐中心軸線與吸氣式脈沖爆震發(fā)動機(jī)爆 震管中心軸線重合。本實施例中，進(jìn)氣道的長度為200毫米，內(nèi)徑為100毫米，爆震管內(nèi)徑 為70毫米，進(jìn)氣道與爆震管用變截面法蘭連接，法蘭長度15毫米。而進(jìn)氣錐的長度為150 毫米，進(jìn)氣錐錐體根部端面直徑也為70毫米，與爆震管內(nèi)徑相同。參照附圖1和附圖2，進(jìn)氣錐1錐體根部端面開有環(huán)形反流槽2，且環(huán)形中心與錐 體根部端面中心重合；反流槽2的內(nèi)沿面為與進(jìn)氣錐1軸線平行的環(huán)面，反流槽2的外沿面 為1/4圓弧環(huán)面，圓弧半徑與反流槽2的最大深度相同，反流槽2的槽底面垂直于進(jìn)氣錐1 的中心軸線；在進(jìn)氣錐1錐體根部端面中心開有沿錐體軸線方向的盲孔4，在進(jìn)氣錐側(cè)面開 有垂直于錐體軸線方向的進(jìn)油孔3，進(jìn)油孔3與盲孔4相通；在盲孔4內(nèi)表面開有螺紋，形
4成噴油嘴安裝座，用于安裝噴油嘴。本實施例中，反流槽2與進(jìn)氣錐1外側(cè)面間的壁厚為0. 5mm,盲孔4與反流槽2內(nèi) 沿面間的壁厚為6mm，這是為了既要保證進(jìn)氣錐1和噴油嘴安裝座的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，又要盡可能 保證反流槽2有較大的環(huán)形面積，使得更多反傳的高溫燃燒產(chǎn)物參與回流。為了使反傳的高溫燃燒產(chǎn)物能夠有效的回流，并與反傳沖向進(jìn)氣道的燃燒產(chǎn)物相 碰撞，反流槽2需要有一定的深度；但由于吸氣式脈沖爆震發(fā)動機(jī)的工作要求，上一次工作 循環(huán)產(chǎn)生的高溫燃燒產(chǎn)物必須在下一次工作循環(huán)開始前被吹除，以防止點燃下一工作循環(huán) 的可爆混合燃?xì)?，所以反流?的深度不能太大，防止反流槽2深度太大后導(dǎo)致高溫燃燒產(chǎn) 物吹除不清。本實施例中反流槽2的最大深度，即進(jìn)氣錐1錐體根部端面與反流槽2槽底 面的距離為24. 5mm,為進(jìn)氣錐1錐體根部端面直徑35%。研究表明，燃油溫度預(yù)先加熱后，可以在起爆時大幅減小DDT時間、縮短DDT距離， 從而縮短爆震管的長度，減輕脈沖爆震發(fā)動機(jī)的重量，大幅提高脈沖爆震發(fā)動機(jī)的推重比， 所以本實施例中取進(jìn)油孔3內(nèi)側(cè)面與反流槽2槽底面的最短距離為8mm，這樣既可以使燃油 吸收更多的熱量，溫度加熱得更高，同時也保證進(jìn)氣錐中進(jìn)油孔3的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。此外，前述 盲孔4與反流槽2內(nèi)沿面間的壁厚為6mm，也可以提高燃油的溫度。在吸氣式脈沖爆震發(fā)動機(jī)工作時，進(jìn)入進(jìn)氣道的空氣被進(jìn)氣錐1整流后進(jìn)入爆震 管中。燃油經(jīng)進(jìn)油孔3流入進(jìn)氣錐結(jié)構(gòu)，由安裝在噴油嘴安裝座上的噴油嘴噴入爆震管?？?氣和油霧在爆震管中混合均勻后火花塞點火，高溫的燃燒產(chǎn)物會反傳至進(jìn)氣錐1的后部， 由于進(jìn)氣錐1錐體根部直徑等于爆震管的內(nèi)徑，所以絕大多數(shù)的燃燒產(chǎn)物會沖進(jìn)反流槽2 中，隨著高溫燃燒產(chǎn)物不斷地沖進(jìn)反流槽2，中間的燃燒產(chǎn)物會沿徑向向反流槽2外沿流 動，并由1/4圓環(huán)面引導(dǎo)，沿反流槽2的外沿流回爆震管，與沖向進(jìn)氣道的燃燒產(chǎn)物相碰撞， 在進(jìn)氣錐1后部形成漩渦，而漩渦由于摩擦、耗散等作用會使流動損失大大增加，這樣就會 最大程度地阻礙燃燒產(chǎn)物流入進(jìn)氣道中，減小由此產(chǎn)生的負(fù)推力。同時，在高溫的燃燒產(chǎn)物 沖進(jìn)反流槽2中時，由于進(jìn)油孔3和盲孔4距離高溫的燃燒產(chǎn)物很近，燃油會被加熱到較高 的溫度，這些都可以大幅提高吸氣式脈沖爆震發(fā)動機(jī)的性能。實施例2 參照附圖3，本實施例中，進(jìn)氣錐1安裝在吸氣式脈沖爆震發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道內(nèi)，進(jìn)氣 錐錐體根部端面與發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道末端平齊，且進(jìn)氣錐中心軸線與吸氣式脈沖爆震發(fā)動機(jī)爆 震管中心軸線重合。本實施例中，進(jìn)氣道的長度為200毫米，內(nèi)徑為100毫米，爆震管內(nèi)徑 為70毫米，進(jìn)氣道與爆震管用變截面法蘭連接，法蘭長度15毫米。而進(jìn)氣錐的長度為150 毫米，進(jìn)氣錐錐體根部端面直徑也為70毫米，與爆震管內(nèi)徑相同。參照附圖1和附圖2，進(jìn)氣錐1錐體根部端面開有環(huán)形反流槽2，且環(huán)形中心與錐 體根部端面中心重合；反流槽2的內(nèi)沿面為與進(jìn)氣錐1軸線平行的環(huán)面，反流槽2的外沿面 為1/4圓弧環(huán)面，圓弧半徑與反流槽2的最大深度相同，反流槽2的槽底面垂直于進(jìn)氣錐1 的中心軸線；在進(jìn)氣錐1錐體根部端面中心開有沿錐體軸線方向的盲孔4，在進(jìn)氣錐側(cè)面開 有垂直于錐體軸線方向的進(jìn)油孔3，進(jìn)油孔3與盲孔4相通；在盲孔4內(nèi)表面開有螺紋，形 成噴油嘴安裝座，用于安裝噴油嘴。本實施例中，反流槽2與進(jìn)氣錐1外側(cè)面間的壁厚為1mm，盲孔4與反流槽2內(nèi)沿 面間的壁厚為8mm，這是為了既要保證進(jìn)氣錐1和噴油嘴安裝座的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，又要盡可能保證反流槽2有較大的環(huán)形面積，使得更多反傳的高溫燃燒產(chǎn)物參與回流。為了使反傳的高溫燃燒產(chǎn)物能夠有效的回流，并與反傳沖向進(jìn)氣道的燃燒產(chǎn)物相 碰撞，反流槽2需要有一定的深度；但由于吸氣式脈沖爆震發(fā)動機(jī)的工作要求，上一次工作 循環(huán)產(chǎn)生的高溫燃燒產(chǎn)物必須在下一次工作循環(huán)開始前被吹除，以防止點燃下一工作循環(huán) 的可爆混合燃?xì)?，所以反流?的深度不能太大，防止反流槽2深度太大后導(dǎo)致高溫燃燒產(chǎn) 物吹除不清。本實施例中反流槽2的最大深度，即進(jìn)氣錐1錐體根部端面與反流槽2槽底 面的距離為10. 5mm，為進(jìn)氣錐1錐體根部端面直徑15%。研究表明，燃油溫度預(yù)先加熱后，可以在起爆時大幅減小DDT時間、縮短DDT距離， 從而縮短爆震管的長度，減輕脈沖爆震發(fā)動機(jī)的重量，大幅提高脈沖爆震發(fā)動機(jī)的推重比， 所以本實施例中取進(jìn)油孔3內(nèi)側(cè)面與反流槽2槽底面的最短距離為10mm，這樣既可以使燃 油吸收更多的熱量，溫度加熱得更高，同時也保證進(jìn)氣錐中進(jìn)油孔3的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。此外，前 述盲孔4與反流槽2內(nèi)沿面間的壁厚為8mm，也可以提高燃油的溫度。在吸氣式脈沖爆震發(fā)動機(jī)工作時，進(jìn)入進(jìn)氣道的空氣被進(jìn)氣錐1整流后進(jìn)入爆震 管中。燃油經(jīng)進(jìn)油孔3流入進(jìn)氣錐結(jié)構(gòu)，由安裝在噴油嘴安裝座上的噴油嘴噴入爆震管?？?氣和油霧在爆震管中混合均勻后火花塞點火，高溫的燃燒產(chǎn)物會反傳至進(jìn)氣錐1的后部， 由于進(jìn)氣錐1錐體根部直徑等于爆震管的內(nèi)徑，所以絕大多數(shù)的燃燒產(chǎn)物會沖進(jìn)反流槽2 中，隨著高溫燃燒產(chǎn)物不斷地沖進(jìn)反流槽2，中間的燃燒產(chǎn)物會沿徑向向反流槽2外沿流 動，并由1/4圓環(huán)面引導(dǎo)，沿反流槽2的外沿流回爆震管，與沖向進(jìn)氣道的燃燒產(chǎn)物相碰撞， 在進(jìn)氣錐1后部形成漩渦，而漩渦由于摩擦、耗散等作用會使流動損失大大增加，這樣就會 最大程度地阻礙燃燒產(chǎn)物流入進(jìn)氣道中，減小由此產(chǎn)生的負(fù)推力。同時，在高溫的燃燒產(chǎn)物 沖進(jìn)反流槽2中時，由于進(jìn)油孔3和盲孔4距離高溫的燃燒產(chǎn)物很近，燃油會被加熱到較高 的溫度，這些都可以大幅提高吸氣式脈沖爆震發(fā)動機(jī)的性能。
權(quán)利要求
1.一種吸氣式脈沖爆震發(fā)動機(jī)進(jìn)氣錐，進(jìn)氣錐錐體根部端面直徑與吸氣式脈沖爆震發(fā) 動機(jī)爆震管內(nèi)徑相同，其特征在于在進(jìn)氣錐錐體根部端面開有環(huán)形反流槽，環(huán)形中心與錐 體根部端面中心重合；反流槽內(nèi)沿面為與進(jìn)氣錐軸線平行的環(huán)面，反流槽外沿面為1/4圓 弧環(huán)面；在進(jìn)氣錐錐體根部端面中心開有沿錐體軸線方向的盲孔，在進(jìn)氣錐側(cè)面開有垂直 于錐體軸線方向的進(jìn)油孔，進(jìn)油孔與盲孔相通。
2.根據(jù)權(quán)力要求1所述的一種吸氣式脈沖爆震發(fā)動機(jī)進(jìn)氣錐，其特征在于反流槽外 沿圓弧環(huán)面的圓弧半徑與反流槽的深度相同。
3.根據(jù)權(quán)力要求1或2所述的一種吸氣式脈沖爆震發(fā)動機(jī)進(jìn)氣錐，其特征在于反流 槽與進(jìn)氣錐外側(cè)面間的壁厚為0. 5mm-lmm，盲孔與反流槽內(nèi)沿面間的壁厚為6_8mm。
4.根據(jù)權(quán)力要求1或2所述的一種吸氣式脈沖爆震發(fā)動機(jī)進(jìn)氣錐，其特征在于進(jìn)油 孔的內(nèi)側(cè)面與反流槽槽底面的最短距離為8-10mm。
5.根據(jù)權(quán)力要求1或2所述的一種吸氣式脈沖爆震發(fā)動機(jī)進(jìn)氣錐，其特征在于反流 槽的最大深度為進(jìn)氣錐錐體根部端面直徑的15% -35%。
6.根據(jù)權(quán)力要求1或2所述的一種吸氣式脈沖爆震發(fā)動機(jī)進(jìn)氣錐，其特征在于盲孔 內(nèi)表面開有螺紋，用于安裝噴油嘴。
7.根據(jù)權(quán)力要求1或2所述的一種吸氣式脈沖爆震發(fā)動機(jī)進(jìn)氣錐，其特征在于所述 進(jìn)氣錐錐體根部端面與發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道末端平齊，且進(jìn)氣錐中心軸線與吸氣式脈沖爆震發(fā)動 機(jī)爆震管中心軸線重合。
全文摘要
本發(fā)明提出一種吸氣式脈沖爆震發(fā)動機(jī)進(jìn)氣錐，進(jìn)氣錐錐體根部端面直徑與吸氣式脈沖爆震發(fā)動機(jī)爆震管內(nèi)徑相同，其特征在于在進(jìn)氣錐錐體根部端面開有環(huán)形反流槽，環(huán)形中心與錐體根部端面中心重合；反流槽內(nèi)沿面為與進(jìn)氣錐軸線平行的環(huán)面，反流槽外沿面為1/4圓弧環(huán)面；在進(jìn)氣錐錐體根部端面中心開有沿錐體軸線方向的盲孔，在進(jìn)氣錐側(cè)面開有垂直于錐體軸線方向的進(jìn)油孔，進(jìn)油孔與盲孔相通。本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中發(fā)動機(jī)內(nèi)的部分燃燒產(chǎn)物易從進(jìn)氣道傳出發(fā)動機(jī)，形成反流產(chǎn)生負(fù)推力；以及不易對燃油加熱的技術(shù)問題。
文檔編號F02C7/00GK102003302SQ20101055413
公開日2011年4月6日 申請日期2010年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月18日
發(fā)明者彭暢新, 朱旭東, 范瑋, 袁成 申請人:西北工業(yè)大學(xué)