專利名稱：一種吸氣式脈沖爆震發(fā)動機進氣道的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及發(fā)動機技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種脈沖爆震發(fā)動機的進氣道。
背景技術(shù)：
脈沖爆震發(fā)動機是一種利用間歇性的爆震波產(chǎn)生的高溫、高壓燃氣來產(chǎn)生推力新 概念推進裝置。按照是否自帶氧化劑，脈沖爆震發(fā)動機分為吸氣式脈沖爆震發(fā)動機和火箭 式脈沖爆震發(fā)動機。鑒于吸氣式脈沖爆震發(fā)動機的工作特性，其進氣道和頭部結(jié)構(gòu)尤為重要。它不僅 要為發(fā)動機的穩(wěn)定工作提供連續(xù)穩(wěn)定的來流，還需在下游爆震室傳播過來的周期性振蕩背 壓下保持較小的總壓損失和較高的穩(wěn)定裕度。旋轉(zhuǎn)閥式進氣道已被嘗試用于吸氣式脈沖爆 震發(fā)動機，旋轉(zhuǎn)閥既能控制進氣又能隔離爆震循環(huán)時爆震室的高壓。但是，旋轉(zhuǎn)閥的使用帶 來了旋轉(zhuǎn)部件的驅(qū)動及控制問題，增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性，流阻變大，并且由于閥門本身的技 術(shù)限制也會影響發(fā)動機工作頻率的提高。另一種進氣道形式為氣動閥式進氣道，它通過進 氣流道的幾何結(jié)構(gòu)和發(fā)動機工作特性使發(fā)動機實現(xiàn)自適應(yīng)工作。相對于旋轉(zhuǎn)閥式進氣道， 氣動閥式進氣道結(jié)構(gòu)較為簡單，質(zhì)量較小且不需要機械閥門。普通的氣動閥具有較好的單 向閥功能，但它不能改善燃油霧化，蒸發(fā)及摻混問題?；鞖馊匀恍枰欢屋^長的摻混距離。 旋流式氣動閥能夠改善油氣的摻混，但其結(jié)構(gòu)仍然較復(fù)雜，葉片在發(fā)動機工作較長時間后 可能會產(chǎn)生變形。由于葉片的入口及出口角度固定，不能適應(yīng)發(fā)動機工作頻率變化時正向 來流及逆向燃氣的速度變化。
發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有技術(shù)不能兼顧結(jié)構(gòu)簡單可靠和油氣摻混的不足，本實用新型提供 一種吸氣式脈沖爆震發(fā)動機進氣道，能夠提高吸氣式脈沖爆震發(fā)動機工作穩(wěn)定性，改善氣 流與燃料的摻混，減小摻混距離，從而縮短發(fā)動機長度，并能減小反流燃氣對于進氣道的影 響。本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是包括發(fā)動機殼體1、進氣道2、 進氣錐3、進氣錐后部的圓柱形結(jié)構(gòu)5、異型結(jié)構(gòu)7、燃油噴注桿8、混合室10、點火器11、燃 油進口 12及燃油通道13。發(fā)動機殼體1形成圓環(huán)形的進氣道2，空氣由進氣道2流入發(fā)動 機頭部，進氣道后端中軸處有一個進氣錐3，進氣錐后部的圓柱形結(jié)構(gòu)5與發(fā)動機殼體1形 成一環(huán)形通道4。氣流經(jīng)環(huán)形通道后進入異型結(jié)構(gòu)7。異型結(jié)構(gòu)7包含有若干個異型流道 6，異型流道沿進氣道周向均勻排列，并且每一個異型流道的結(jié)構(gòu)相同。異型流道的特征在 于沿著進氣方向，異型流道的中心對稱曲線與發(fā)動機中軸線的距離不變，但是沿著周向偏 移，即沿著進氣方向，異型流道6中心對稱曲線的切線方向與發(fā)動機中軸線的夾角逐漸增 大，且增大速率沿進氣方向增大。這樣，氣流流經(jīng)異型流道后，每一股氣流在異型流道出口 都有一個周向分速度，形成一股旋向氣流。進氣錐中軸處有燃油通道13，燃油通道兩端分 別連接燃油進口 12和位于圓柱形結(jié)構(gòu)后端外中軸處的燃油噴注桿8，燃油噴注桿8為一端
3封閉的空心油管，燃油噴注桿的側(cè)面有若干個燃油噴注孔9。發(fā)動機殼體1與圓柱形結(jié)構(gòu)5 的后端面形成混合室10，點火器11位于混合室10的側(cè)壁上。燃油由燃油進口 12進入燃油 通道13，到達燃油噴注桿8后從燃油噴注孔9噴出。燃油噴出后與氣流在混合室10混合， 當(dāng)兩者混合均勻后，由點火器11點燃混氣并最終形成爆震。作為本實用新型的一種優(yōu)選方案，在異型結(jié)構(gòu)靠近混合室的一端環(huán)繞燃油通道13 開有一個空腔14，空腔14與異型流道6不連通。當(dāng)燃氣反向流到異型結(jié)構(gòu)末端時，由于異 型流道面積較小，阻力較大，而空腔面積較大，大部分燃氣會首先聚集在空腔內(nèi)，使得這部 分燃氣反向流入異型流道的時間推遲，壓力減小，有利于進氣道的工作。并且燃氣作用在空 腔形成推力，發(fā)動機的重量也有所減輕。點火器11與圓柱形結(jié)構(gòu)5后端面的距離為進氣道直徑的1 2倍。本實用新型的有益效果是一般來說，吸氣式脈沖爆震發(fā)動機需要一個專門的混 合室和點火室。油氣混合物在混合室混合，到達點火室后由火花塞點燃混氣并最終形成爆 震。實際上，油氣混合物在經(jīng)過混合室后，在點火室進一步混合才開始點火，這就需要一個 較長的摻混距離，使得發(fā)動機整體長度增大。當(dāng)來流速度較大時，火花塞附近的油氣混合物 速度也較大，這時需要設(shè)計專門的點火腔以保證穩(wěn)定點火。本實用新型提供了一種新的油 氣混合方式。來流經(jīng)過異型結(jié)構(gòu)7后，每一股出口氣流都有一個周向分速度，這樣，若干股 出口氣流形成一股旋流。燃油由燃油噴注桿8噴出，燃油噴注桿8為一端封閉的空心油管， 沿管壁開有若干排噴油孔，燃油經(jīng)噴油孔噴出并與氣流摻混。由于旋向氣流的卷吸作用，氣 流與燃油的摻混速度加快，而旋向氣流的剪切作用使得燃油粒度減小，能夠改善燃油的霧 化與蒸發(fā)。對于吸氣式脈沖爆震發(fā)動機，當(dāng)爆震形成以后，由于爆震室壓力大于頭部進氣壓 力，使得燃氣反向流動，形成負向推力。所以，在保證進氣道正常工作的前提下，如何減小燃 氣反傳對進氣道的影響成為吸氣式脈沖爆震發(fā)動機的關(guān)鍵技術(shù)之一。本實用新型提供了一 種改善此問題的方法。設(shè)計特殊的異型流道6，沿進氣方向，每一個異型流道6中心對稱曲 線的切線方向與發(fā)動機中軸線的空間夾角逐漸增大，且增大速率沿進氣方向增大。正向進 氣時，進氣阻力較小，并形成旋向氣流；而燃氣反流時，絕大部分燃氣會作用在封閉端，小部 分燃氣進入旋流通道，但旋流通道的結(jié)構(gòu)使其本身對燃氣形成阻擋，同時旋流通道也起到 推力壁的作用。
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。

圖1.本實用新型的結(jié)構(gòu)圖；圖2.本實用新型的進氣道及頭部局部結(jié)構(gòu)圖；圖3.本實用新型異型結(jié)構(gòu)及異型流道結(jié)構(gòu)圖；圖4.本實用新型的一種優(yōu)選方案結(jié)構(gòu)圖；圖5.本實用新型的實施例示意圖；圖中1.發(fā)動機外殼，2.進氣道，3.進氣錐，4.環(huán)形通道，5.圓柱形結(jié)構(gòu)，6.異型流 道，7.異型結(jié)構(gòu)，8.燃油噴注桿，9.噴油孔，10.混合室，11.火花塞，12.燃油進口，13.燃油 通道，14.空腔，15.爆震室，16.爆震增強裝置。
具體實施方式
本實用新型的應(yīng)用領(lǐng)域是如圖1所示的吸氣式脈沖爆震發(fā)動機進氣道及頭部。但 是本實用新型也適用于某些要求油氣摻混較快和霧化質(zhì)量較高的燃燒器。如圖1、圖2所示，本實用新型包括發(fā)動機殼體1、進氣道2、進氣錐3、進氣錐后部 的圓柱形結(jié)構(gòu)5、異型結(jié)構(gòu)7、燃油噴注桿8、混合室10、火花塞11、燃油進口 12及燃油通道 13。發(fā)動機殼體1形成圓環(huán)形的進氣道2，空氣由進氣道2流入發(fā)動機頭部，進氣道后端中 軸處有一個進氣錐3，進氣錐后部的圓柱形結(jié)構(gòu)5與發(fā)動機殼體1形成一環(huán)形通道4。氣流 經(jīng)環(huán)形通道后進入異型結(jié)構(gòu)7。異型結(jié)構(gòu)7包含有若干個異型流道6，異型流道沿進氣道周 向均勻排列，并且每一個異型流道的結(jié)構(gòu)相同。異型流道如圖3所示，沿著進氣方向，異型 流道的中心對稱曲線與發(fā)動機中軸線的距離不變，但是沿著周向偏移，即沿著進氣方向，異 型流道6中心對稱曲線的切線方向與發(fā)動機中軸線的夾角逐漸增大，且增大速率沿進氣方 向增大。這樣，氣流流經(jīng)異型流道后，每一股氣流在異型流道出口都有一個周向分速度，形 成一股旋向氣流。進氣錐中軸處有燃油通道13，燃油通道兩端分別連接燃油進口 12和位于 圓柱形結(jié)構(gòu)后端中軸處的燃油噴注桿8，燃油噴注桿8為一端封閉的空心油管，燃油噴注桿 的側(cè)面有若干個燃油噴注孔9。發(fā)動機殼體1與圓柱形結(jié)構(gòu)5形成混合室10，火花塞11位 于混合室10的側(cè)壁上。燃油由燃油進口 12進入燃油通道13，到達燃油噴注桿8后從燃油 噴注孔9噴出。燃油噴出后與氣流在混合室10混合，當(dāng)兩者混合均勻后，由火花塞11點燃 混氣并最終形成爆震。如圖4所示，本實用新型在異型結(jié)構(gòu)靠近混合室的一端環(huán)繞燃油通道13開有一個 空腔14，空腔14與異型流道8不連通。當(dāng)燃氣反向流到異型結(jié)構(gòu)末端時，由于異型流道面 積較小，阻力較大，而空腔面積較大，大部分燃氣會首先聚集在空腔內(nèi)，使得這部分燃氣反 向流入異型流道的時間推遲，壓力減小，有利于進氣道的工作。并且燃氣作用在空腔形成推 力，發(fā)動機的重量也有所減輕。如圖5所示，在吸氣式脈沖爆震發(fā)動機一個工作周期內(nèi)，首先，具有一定速度的來 流進入進氣道2，繞過進氣錐3后進入環(huán)形通道4，氣流由環(huán)形通道均勻進入每個異型流道 6，每股異型流道出口的氣流具有一個周向分速度，它們相遇后形成一股旋向氣流。同時，燃 油噴注桿8上的燃油噴注孔9噴出，與氣流在混合室10進行摻混并填充爆震室15。當(dāng)爆震 室填充完畢，對火花塞發(fā)出點火信號，火花塞點燃混合室內(nèi)的油氣混合物形成爆燃。爆燃波 壓力和溫度不斷升高，使火焰加速。爆燃波經(jīng)過爆震增強裝置15后最終形成爆震波并產(chǎn)生 推力。
權(quán)利要求一種吸氣式脈沖爆震發(fā)動機進氣道，包括發(fā)動機殼體、進氣道、進氣錐、進氣錐后部的圓柱形結(jié)構(gòu)、異型結(jié)構(gòu)、燃油噴注桿、混合室、點火器、燃油進口及燃油通道，其特征在于發(fā)動機殼體形成圓環(huán)形的進氣道，空氣由進氣道流入發(fā)動機頭部，進氣道后端中軸處有一個進氣錐，進氣錐后部的圓柱形結(jié)構(gòu)與發(fā)動機殼體形成一環(huán)形通道；氣流經(jīng)環(huán)形通道后進入異型結(jié)構(gòu)；異型結(jié)構(gòu)包含有若干個異型流道，異型流道沿進氣道周向均勻排列，并且每一個異型流道的結(jié)構(gòu)相同，異型流道的中心對稱曲線與發(fā)動機中軸線的距離不變，但是沿著周向偏移，即沿著進氣方向異型流道中心對稱曲線的切線方向與發(fā)動機中軸線的夾角逐漸增大，且增大速率沿進氣方向增大；進氣錐中軸處有燃油通道，燃油通道兩端分別連接燃油進口和位于圓柱形結(jié)構(gòu)后端外中軸處的燃油噴注桿，燃油噴注桿為一端封閉的空心油管，燃油噴注桿的側(cè)面有若干個燃油噴注孔；發(fā)動機殼體與圓柱形結(jié)構(gòu)的后端面形成混合室，點火器位于混合室的側(cè)壁上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種吸氣式脈沖爆震發(fā)動機進氣道，其特征在于所述的異 型結(jié)構(gòu)靠近混合室的一端環(huán)繞燃油通道開有一個空腔，空腔與異型流道不連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種吸氣式脈沖爆震發(fā)動機進氣道，其特征在于所述的點 火器與圓柱形結(jié)構(gòu)后端面的距離為進氣道直徑的1 2倍。
專利摘要本實用新型公開了一種吸氣式脈沖爆震發(fā)動機進氣道，發(fā)動機殼體形成圓環(huán)形的進氣道，進氣道后端中軸處有一進氣錐，進氣錐后部圓柱形結(jié)構(gòu)與發(fā)動機殼體形成一環(huán)形通道；氣流經(jīng)環(huán)形通道后進入異型結(jié)構(gòu)的異型流道，異型流道沿進氣道周向均勻排列，異型流道的中心對稱曲線與發(fā)動機中軸線的距離不變，但是沿著周向偏移；進氣錐中軸處有燃油通道，兩端分別連接燃油進口和位于圓柱形結(jié)構(gòu)后端外中軸處的燃油噴注桿，燃油噴注桿為一端封閉的空心油管，燃油噴注桿的側(cè)面有若干個燃油噴注孔；發(fā)動機殼體與圓柱形結(jié)構(gòu)的后端面形成混合室，點火器位于混合室的側(cè)壁上。本實用新型能夠改善燃油的霧化與蒸發(fā)，減小燃氣反傳對進氣道的影響。
文檔編號F02K9/60GK201606163SQ201020109168
公開日2010年10月13日 申請日期2010年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月4日
發(fā)明者嚴(yán)傳俊, 張群, 彭暢新, 范瑋, 陳文娟 申請人:西北工業(yè)大學(xué)