[发明专利]一种爆震波前高压电等离子气接力耦合点火爆震发动机

说明书

本发明是一种爆震波前高压电等离子气接力耦合点火爆震发动机，包括预引爆燃烧管（7）、高压点火头、等离子导流管、环面磁极板（14）、磁场线圈（15）、爆震喷管（16）、电流控制器（17）、高压点火‑喷油控制ECU（19）、燃料空气预混室（22）、风速传感器（25）、高压喷油泵（26）；通过多级高压点火和等离子气体放电，使得一个微小的脉冲爆震波在经过三级接力耦合点火之后，能量不断放大，最后达到最强，从燃气喷口（24）中喷出，确保爆震发生。具有1）能够解决爆震的起爆、控制和快速保持，可以对脉冲爆震波进行逐级放大；2）能够实现液体燃料与氧化剂的雾化、喷射、掺混；3）可以产生稳定推力，并可以实现低频至高频的连续工作；4）可以实现脉冲爆震发动机功率的调整。

技术领域

本发明涉及一种动力机械，特别是一种爆震波前高压电等离子气接力耦合点火爆震发动机，属于动力技术领域。

背景技术

脉冲爆震发动机(PDE)在燃烧室内直接利用爆震燃烧产生的爆震波来压缩气体，进而产生动力。与传统发动机相比，脉冲爆震发动机省去了压气机、涡轮机等部件，具有结构简单、推重比高、成本低廉等特点。未来无论是火箭、导弹，还是空天飞机都可以使用脉冲爆震发动机，它也被认为是21世纪最有潜力的空天动力项目。

PDE具有结构简单（无涡轮等旋转部件）、尺寸小（不大于2米）、适用范围广、成本低、可在低速下使用、燃烧效率高、高速性能优越。但存在如下技术难点没有解决

1）爆震的起爆、控制和保持快速并可靠地起爆是使PDE获得实用的最重要问题之一，因为高的工作频率和反复的点火次数是PDE正常工作的基本要求。利用爆燃向爆震转变（DDT）过程是近期PDE研究的最佳方案。由于这些数据是在浓度均匀、无温度梯度的混合物中单次爆震的结果，与多次爆震的情况几乎完全不同。另外，实际PDE的工作频率很高，混气流速很快，低频下的结果很难作为高频下的设计依据。因此，要发展PDE，还必须进行大量试验，解决起爆难题。包括起爆能量、DDT方法、DDT的强化、爆震从受限环境向非受限环境的过渡等；2）液体燃料与氧化剂的雾化、喷射、掺混。对于燃用液体燃料的PDE来说，燃料的喷射、掺混和点火相当困难。具有快速反应、高质量流率和有高度可控性的喷射系统对满足PDE的高频运行十分重要。喷射系统必须满足成本、重量、体积和功率等方面的要求。因此，应研究与气体和液体燃料喷射、掺混有关的物理、化学和热力特性；3）PDE辅助系统的设计。实际应用的PDE应包括几个爆震室，它们与共同的进气道和喷管相连，而且实际应用PDE系统还包括增压燃油储存和供应系统、燃油/空气喷射系统和起爆系统以及推进剂喷射系统。作用于PDE爆震室末端的封闭壁（推力壁）上的爆震压力使化学能转化为动能。PDE需要起爆和流动控制的辅助动力系统，并且还可能包括用于特殊用途的动力提取系统。此外，PDE还需要设计快速动作、具有飞行重量的推进阀与燃料阀和控制系统部件，以及先进的燃烧控制系统、有效的进口与喷管、考虑系统特殊零件综合设计方案；4）由于推力不稳定，实际应用的PDE需要采用高频（大于80赫兹）的多管结构，而多管爆震燃烧室间存在动力耦合的问题；5）冷却问题：爆震波后热燃气的速度极高，引起管壁热量的增加，因此必须采取高效的冷却措施；6）爆震现象的精确理论分析；7）爆震燃烧时会产生强烈的震动和巨大的噪音。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种爆震波前高压电等离子气接力耦合点火爆震发动机，其结构简单，利用爆震波前高压电等离子气接力耦合点火机制实现脉冲爆震发动机的稳定工作。

本发明特征是，包括：预混室内螺旋导流条（4）、预引爆燃烧管外螺旋导流条（5）、高压点火头b（6）、预引爆燃烧管（7）、高压点火头c（8）、高压点火头d（9）、上等离子导流管（10-1）、下等离子导流管（10-2）、点火头b高压点火线（11）、点火头c高压点火线（12）、点火头d高压点火线（13）、环面磁极板（14）、磁场线圈（15）、爆震喷管（16）、电流控制器（17）、高压点火-喷油控制ECU（19）、燃料空气预混室（22）、预引爆燃烧管进气口（23）、风速传感器（25）、高压喷油泵（26）；