[发明专利]一种脉冲爆震发动机的推力转换器

说明书

发明公开了一种脉冲爆震发动机的推力转换装置，包括包括飞行器安装座、弹簧腔、线性粘滞阻尼器、发动机安装座、并联弹簧和串联弹簧；所述推力转换装置通过飞行器安装座和发动机安装座与飞行器及脉冲爆震发动机连接。所述线性粘滞阻尼器设计为对称的双出杆间隙式阻尼器，使得其阻尼性质不随着运动方向地改变而变化，便于控制。采用两个弹簧并列安装的结构设计，即提高了其隔离脉冲爆震发动机高频率、周期性、脉冲式、大峰峰值推力的能力，又降低了发动机的轴向位移。脉冲爆震发动机工作时产生周期性、脉冲式、大峰峰值的推力传递到发动机安装座上，经过弹簧存储能量，阻尼器消耗能量，最终转化为小幅波动的准稳态力，通过安装座传递到飞行器上。

技术领域

本发明属于脉冲爆震发动机领域，具体涉及一种脉冲爆震发动机的推力转换器。

背景技术

脉冲爆震发动机是利用间歇式爆震波所产生的高温、高压燃气来产生推力的新概念飞机发动机。爆震波可以近似地认为由超声速激波和与其紧密耦合的薄火焰或反应区组成。由于爆震波能产生极高的燃气压力(大于15至55个大气压)、燃气温度(大于2800K)和极快的传播速度(马赫数大于4)，它对推进系统有很大吸引力。爆震过程在热力学上比普通的以爆燃为基础的推进系统的等压燃烧更接近等容循环，因此有更高的热力学效率。此外，脉冲爆震发动机还可以在宽广的马赫数下工作。

脉冲爆震发动机整个工作过程是间歇式，周期性的，因而产生的推力具有周期性、脉冲式、大峰峰值的特点。这一点与传统涡轮喷气或火箭发动机所产生的准稳态推力是截然不同的。这种脉冲式、大峰峰值的推力容易引起整个发动机的振动，这种振动传递到飞行器上，会造成发动机安装节等重要部件疲劳损伤，甚至会导致这些部件的损坏。

对于这些问题，目前国内外的普遍解决方案是通过增加爆震频率来解决。但这又会带来新的问题:1.频率的上限受到爆震管实际尺寸、阀门开关、反应物供给速度、控制程序反应时间及反应物起爆速率等因素限制，不能无限制的提高；2.提高爆震频率会缩小发动机的稳定工作范围；3.高频大幅度的冲击作用会使材料极易疲劳，工作寿命大大减少，增加事故概率。

因此本发明提出一种推力转换器，无需提高脉冲爆震发动机的爆震频率就能将周期性、脉冲式、大峰峰值转化为小幅度波动的准稳态力。

发明内容

为解决现有技术上存在的问题，本发明提出一种脉冲爆震发动机的推力转换器，针对发动机的振动造成发动机安装节等重要部件疲劳损伤，甚至会导致这些部件的损坏，以及这种振动传递到飞机上，也会影响机载人员的乘坐舒适度的不足，本发明设计一种使周期性的脉冲推力转换为小幅度波动的准稳态推力的转换器。

本发明技术方案是：一种脉冲爆震发动机的推力转换器，其特征在于：包括飞行器安装座1、弹簧腔2、线性粘滞阻尼器、发动机安装座5、并联弹簧6和串联弹簧9；所述线性粘滞阻尼器内阻尼油缸3、活塞杆4和活塞10同轴安装，所述阻尼油缸3为中空的圆柱形结构，其两端面中心位置均设置有通孔，所述活塞杆4贯穿两个所述通孔安装；所述活塞10安装于所述活塞杆4中心位置的外周面，与所述阻尼油缸3内表面间隙配合；

所述线性粘滞阻尼器一端通过所述弹簧腔2固定于所述飞行器安装座1上，另一端通过所述活塞杆4固定于所述发动机安装座5；所述串联弹簧9同轴设置于所述弹簧腔2内，一端与所述飞行器安装座1连接，另一端与所述活塞杆4一端同轴连接；所述并联弹簧6与所述活塞杆4并联设置，所述并联弹簧6一端与所述阻尼油缸3朝向所述发动机安装座5的端面连接，另一端与所述发动机安装座5连接。

进一步的优选方案，所述并联弹簧6与串联弹簧9刚度之比N，与所述推力转换器放大率β的关系参见以下公式：

其中，所述推力转换器放大率β小于1，N表示串联弹簧9与并联弹簧6弹簧刚度之比；ξ表示串联弹簧9与并联弹簧6阻尼比；γ表示串联弹簧9与并联弹簧6频率比。

进一步的优选方案，线性粘滞阻尼器恢复力公式如下：