[发明专利]一种基于多区点火的激波聚焦爆震燃烧室

说明书

本发明提供了一种基于多区点火的激波聚焦爆震燃烧室，包括激波聚焦球面、引爆段和主爆震燃烧室；所述引爆段一端设有激波聚焦球面，所述引爆段外侧均布若干预燃烧室，且所述预燃烧室的出口朝向所述激波聚焦球面的切线方向，用于使得每个预燃烧室产生的热射流通过激波聚焦球面聚焦在引爆段内；每个所述预燃烧室上均安装点火器和燃油喷嘴；所述引爆段另一端与主爆震燃烧室连通。本发明通过多区点火、热射流激波聚焦、障碍物扰流促进爆轰的方法，从而缩短DDT的时间和距离，提高发动机的工作频率，进而提升发动机的性能。

技术领域

本发明涉及爆震燃烧领域，特别涉及一种基于多区点火的激波聚焦爆震燃烧室。

背景技术

随着航空航天技术的发展，发展高性能的航空航天推进系统己成为世界各科技大国研究的重要目标。所谓高性能，除了指传统意义上的具有良好的速度、高度特性，高的推重比，低的耗油率和良好的经济性之外，还应具有宽广的工作范围，即发动机既能在地面产生推力，又能在高空，甚至在大气层外工作，既能以亚声速、跨声速飞行，又能以超声速、高超声速飞行。要实现这些性能要求，脉冲爆震发动机(Pulse Detonation Engine，简称PDE)是一种较为理想的首选方案。

由于爆震燃烧过程接近于等容燃烧过程，具有很高的燃烧速度和反应物转换速率，因此脉冲爆震发动机相对于以爆燃为基础的发动机具有很多潜在优点，其中最重要的一点是它具有很高的热循环效率。对于化学恰当比氢气一空气混合物，等容燃烧的热循环效率比等压燃烧的热循环效率高30％-50％。脉冲爆震发动机较高的热循环效率可以转变为较高的比冲。相对于其他推进系统，脉冲爆震发动机的最大优点是结构比较简单，而且可成比例地放大或缩小。脉冲爆震发动机不需要压气机对来流进行预压缩，因而也不需要涡轮做功，起飞时也不需要助推器起飞，这样就极大地降低了结构的复杂性和发动机的研制成本。但由于大部分碳氢燃料和空气混合物直接起爆需要的能量很高，因此通过高能量点火直接起爆在工程上很难实现。目前利用低能量点火产生缓燃波，然后通过火焰加速、激波与火焰相互作用实现缓燃向爆震的转变(Deflagration to Detonation Transition，DDT)是形成爆震波行之有效的方法，如何缩短DDT的时间和距离便成为研究的主要内容。目前减少DDT距离的方法主要分成两大类：一种是物理方法，另一种是化学方法。物理方法就是在爆震管内置入DDT增强装置，如Shchelkin螺旋丝、半圆盘形凸台、堵板、孔板和扰流片，化学方法主要是在混合物中加入燃料添加剂或使用复合燃料。缓燃向爆震转捩过程中起爆时间和起爆距离越长则爆震燃烧室的长度越长，进而脉冲爆震发动机的频率就会降低。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种基于多区点火的激波聚焦爆震燃烧室，通过多区点火、热射流激波聚焦、障碍物扰流促进爆轰的方法，从而缩短DDT的时间和距离，提高发动机的工作频率，进而提升发动机的性能。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种基于多区点火的激波聚焦爆震燃烧室，包括激波聚焦球面、引爆段和主爆震燃烧室；

所述引爆段一端设有激波聚焦球面，所述引爆段外侧均布若干预燃烧室，且所述预燃烧室的出口朝向所述激波聚焦球面的切线方向，用于使得每个预燃烧室产生的热射流通过激波聚焦球面聚焦在引爆段内；每个所述预燃烧室上均安装点火器和燃油喷嘴；所述引爆段另一端与主爆震燃烧室连通。

进一步，任一所述预燃烧室为扇形，所述预燃烧室一端为进气口，所述进气口处设有旋转阀。

进一步，所述引爆段与主爆震燃烧室设有截面突变处，用于使引爆段横截面的面积至少大于主爆震燃烧室横截面的面积2倍。

进一步，引爆段横截面的直径与主爆震燃烧室横截面的直径比为5:3。

进一步，若干预燃烧室的点火器串联连接，用于实现同步点火。