一種渦輪爆震發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種渦輪爆震發(fā)動(dòng)機(jī)，屬于發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是主要應(yīng)用于飛行器的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]爆震發(fā)動(dòng)機(jī)(PDE,Pulse Detonat1n Engine)是一種基于爆震燃燒的新概念發(fā)動(dòng)機(jī)。爆震燃燒產(chǎn)生的爆震波使可爆燃料的壓力、溫度迅速升高(壓力可高達(dá)100個(gè)大氣壓，溫度可達(dá)2000°C )。因此，爆震燃燒的發(fā)動(dòng)機(jī)可以不用傳統(tǒng)的壓氣機(jī)和渦輪部件就達(dá)到對(duì)氣體進(jìn)行壓縮的目的，使結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化，成本大大降低。此外，由于爆震波的傳播速度極快，達(dá)到每秒幾千米，因此，整個(gè)燃燒過程接近定容燃燒，由于定容燃燒的熱循環(huán)效率大大高于定壓燃燒(普通的發(fā)動(dòng)機(jī)都是定壓燃燒)，達(dá)到49% (定壓燃燒效率為27%)，因此，采用爆震燃燒的推進(jìn)系統(tǒng)可大大改善性能。當(dāng)爆震頻率很高時(shí)(達(dá)到80?10Hz)，就可以產(chǎn)生連續(xù)的推力。
[0003]PDE的用途很多，它可作為導(dǎo)彈、靶機(jī)、誘餌機(jī)、無人駕駛飛機(jī)、無人戰(zhàn)斗機(jī)的動(dòng)力，也可用于槳尖噴氣旋翼機(jī)，將來還可能用于軍民用飛機(jī)甚至太空飛行器推進(jìn)，作為登月飛行器、星際旅游飛行器或入軌飛行器的動(dòng)力，將給空間運(yùn)輸帶來一次革命。預(yù)計(jì)，PDE將首先用于下一代超音速巡航導(dǎo)彈上。
[0004]爆震發(fā)動(dòng)機(jī)的爆震管的設(shè)計(jì)十分重要，傳統(tǒng)的爆震發(fā)動(dòng)機(jī)的爆震管通常是一根直圓管，其中心軸線不變，爆震管一般很長(zhǎng)，熱循環(huán)效率不高。中國(guó)專利文獻(xiàn)公布號(hào)為CN102042121A的發(fā)明專利申請(qǐng)文件公開了一種多管脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)的爆震管結(jié)構(gòu)，它包括至少2個(gè)爆震管，所有爆震管的中心軸線沿圓周方向均勻分布，沿圓周方向相鄰的兩個(gè)爆震管采用圓弧形聯(lián)焰管相連通，聯(lián)焰管內(nèi)徑與爆震管內(nèi)徑之比為1/3?1，聯(lián)焰管中心軸線距爆震管燃料噴口的距離為爆震管內(nèi)徑的2?4倍，在每個(gè)聯(lián)焰管管壁中間位置安裝有點(diǎn)火器。該發(fā)明能在采用小能量點(diǎn)火的前提下提高多管脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)中單管的點(diǎn)火能量，縮短同樣點(diǎn)火條件下單管DDT距離，并能減小燃?xì)夥磦鲗?duì)吸氣式多管脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)的不利影響，提高多管工作的同步性。然而這種結(jié)構(gòu)單管的工作效率依然不高，且聯(lián)焰管和聯(lián)焰孔的設(shè)計(jì)也增加了結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。
[0005]另外，現(xiàn)有的爆震發(fā)動(dòng)機(jī)還有高頻相應(yīng)差，各工作循環(huán)銜接難以連續(xù)等問題。因此，現(xiàn)有的爆震發(fā)動(dòng)機(jī)還有很多值得改進(jìn)的地方。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種渦輪爆震發(fā)動(dòng)機(jī)，以提高渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)工作頻率，簡(jiǎn)化發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。
[0007]為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明采用了這樣的技術(shù)方案:本發(fā)明的渦輪爆震發(fā)動(dòng)機(jī)包括渦輪部，渦輪部與常規(guī)的渦輪增加發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)類似，作用是將空氣壓縮成高壓氣體以增強(qiáng)爆燃的效果。通常由靜止的導(dǎo)向葉片和轉(zhuǎn)動(dòng)的工作葉輪組成。當(dāng)然，本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)同樣設(shè)置了進(jìn)氣結(jié)構(gòu)和燃燒室等部件，采用的都是常規(guī)現(xiàn)有技術(shù)。本發(fā)明除了具有常規(guī)潤(rùn)輪發(fā)動(dòng)機(jī)的一般結(jié)構(gòu)外，它還在潤(rùn)輪部和尾噴口之間設(shè)有一個(gè)爆震部，爆震部與潤(rùn)輪部在同一渦軸上，爆震部前后各設(shè)有一塊相互平行的爆震部前板和爆震部后板，并且爆震部還設(shè)有三根螺旋纏繞在渦軸上的爆震管，三根爆震管的環(huán)向間距為120°，且在渦軸上同向螺旋設(shè)置。燃油與空氣混合并經(jīng)渦輪加壓后進(jìn)入爆震部的爆震管中點(diǎn)燃，并發(fā)生爆震，由于三根爆震管采用了螺旋方式布置，燃料在發(fā)生爆震時(shí)還提供了一個(gè)極大的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力，從而產(chǎn)生強(qiáng)大的推力。其產(chǎn)生的推力是常規(guī)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的數(shù)倍，從而大大提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的工作頻率。
[0008]進(jìn)一步的,三根爆震管設(shè)置在爆震部前板和爆震部后板之間，且三根爆震管在爆震部后板上的環(huán)向位置各相對(duì)于爆震部前板轉(zhuǎn)動(dòng)了 120°。三根爆震管在潤(rùn)軸上每轉(zhuǎn)動(dòng)120°完成一個(gè)工作循環(huán)，一個(gè)工作循環(huán)的過程通常經(jīng)過進(jìn)氣一密閉一爆燃三個(gè)步驟。
[0009]另外，在爆震部的前后兩端還分別設(shè)有兩塊平行于所述爆震部前板和爆震部后板的前擋板和后擋板；在前擋板上設(shè)有進(jìn)氣口，在后擋板上設(shè)有尾噴管口，尾噴管口連接一根尾噴管。在所述前擋板上還設(shè)有火花塞，在所述后擋板上還設(shè)有可調(diào)廢氣排氣口?；鸹ㄈ糜邳c(diǎn)燃爆震管中的已被加壓的燃料空氣混合物，而可調(diào)廢氣排氣口用于排出爆震產(chǎn)生的廢氣。
[0010]另外，在渦軸的尾端設(shè)有啟動(dòng)電機(jī)，渦軸上可接轉(zhuǎn)動(dòng)軸，如果接上轉(zhuǎn)動(dòng)軸可以成為一種新型渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)，啟動(dòng)電機(jī)用于使渦軸帶動(dòng)爆震管同向旋轉(zhuǎn)，從而在爆震時(shí)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)動(dòng)力。而且，啟動(dòng)電機(jī)可以實(shí)現(xiàn)爆震管工作循環(huán)之間的自動(dòng)切換。啟動(dòng)電機(jī)控制渦軸的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，從而確保每一個(gè)工作循環(huán)開始時(shí)爆震管的開口端恰好與前擋板上的進(jìn)氣口連通。三個(gè)爆震管在爆震部前板上的徑向位置與前擋板上的進(jìn)氣口相應(yīng)以使當(dāng)渦軸每轉(zhuǎn)動(dòng)120°時(shí)均有一根爆震管的入口與進(jìn)氣口連通；三個(gè)爆震管在爆震部后板上的徑向位置與后擋板上的尾噴管口相應(yīng)以使當(dāng)渦軸每轉(zhuǎn)動(dòng)120°時(shí)均有一根爆震管的出口與尾噴管口連通。
[0011]本發(fā)明結(jié)合了渦輪增加發(fā)動(dòng)機(jī)和脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，并且創(chuàng)造性地創(chuàng)新了一種能夠大幅提高發(fā)動(dòng)機(jī)工作頻率的螺旋爆震管，從而可將現(xiàn)有的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的工作頻率大幅提高，而且本發(fā)明的這種發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作加工也不復(fù)雜。因此，本發(fā)明具有工作頻率高，故障率低，螺旋管產(chǎn)生螺旋力矩，提供旋轉(zhuǎn)動(dòng)力，對(duì)制造加工材料要求低，各工作循環(huán)便于自動(dòng)切換等優(yōu)點(diǎn)。
[0012]
【附圖說明】
圖1是本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是圖1中的前擋板(附圖標(biāo)記9)的右視圖；
圖3是圖1中爆震部如板(附圖標(biāo)記8)的右視圖；
圖4是圖1中爆震部后板(附圖標(biāo)記7)的右視圖；
圖5是圖1中后擋板(附圖標(biāo)記4)的右視圖。
[0013]附圖標(biāo)記說明:1-爆震管一，2-爆震管二, 3-爆震管三,4-后擋板,5-尾噴管，6-啟動(dòng)電機(jī)，7-爆震部后板，8-爆震部前板，9-前擋板，10-渦輪部，11-渦軸，12-燃料進(jìn)口，13-火花塞，14-可調(diào)廢氣排氣口，15-進(jìn)氣口，16-尾噴管口。
【具體實(shí)施方式】