[发明专利]一种射流点火装置和旋转爆震发动机

说明书

一种射流点火装置和旋转爆震发动机，可以利用高湍流射流来起爆RDE主燃烧内的燃料，不需要隔膜来隔开主燃烧室和预爆管，也不需要采用易于爆震的组分进行起爆，结构相对简单，更具有工程应用推广价值。其中，射流点火装置，包括：射流点火管；进料结构，与射流点火管相连，设置成向射流点火管输入燃料和氧化剂；点火器，与射流点火管相连，设置成点燃燃料和氧化剂的混合物使射流点火管内形成射流；和湍流增强结构，设于射流点火管，设置成加剧射流的湍流程度。

技术领域

本文涉及但不限于发动机技术，尤指一种射流点火装置和旋转爆震发动机。

背景技术

旋转爆震发动机(Rotating Detonation Engine，简称RDE)与传统的航空发动机、火箭发动机相比，有根本差异，它可以在低压比下产生较大的推力，燃烧室更小，推重比更高。但是现有的研究和技术还处于初步阶段。特别是在多部件耦合、点火方式等方面仍有巨大发展空间。RDE研究中的一个核心问题就是主燃烧室内燃料的起爆问题。

RDE爆震波起爆的方式一般分为两种：直接起爆和间接起爆。直接起爆能在起爆瞬间快速产生爆震波，直接形成过驱爆震并逐渐衰减为C-J爆震，故需要很高临界起爆能量，并且与燃料的性质有关。常用的碳氢燃料起爆能量约10²J～10⁶J，如此巨大的能量需求在RDE实际应用中是不现实的。

因此，在RDE的工程和试验中，爆震波的触发通常采用间接起爆即弱点火的方式，通过火焰加速的过程达到一定的临界状态，最终完成燃烧到爆震的转捩(Deflagration todetonation，DDT)。弱点火的方式，即火花塞安装在RDE的主燃烧室内，经过火焰加速形成前导激波，前导激波再压缩未反应燃料，加剧湍流最终形成爆震。但是，由于湍流火焰加速机理尚不明确，爆震波的产生也具有偶然性，故此种方式一方面导致效率偏低，另一方面在点火的前期阶段DDT本身的不确定性导致推力的不稳定性。

目前除了上述间接起爆方式外，国内外相关研究采用预爆管的方式作为直接起爆手段，通过在爆震管内形成稳定自持的爆震波，来快速起爆RDE主燃烧室内的燃料。这种点火方式有以下缺点：第一、需要膈膜来隔开主燃烧室和预爆管；第二，一般采用易于爆震的组分进行起爆，例如氢氧起爆，设计冗余，结构相对复杂。

发明内容

本申请实施例提供了一种射流点火装置和旋转爆震发动机，可以利用高湍流射流来起爆RDE主燃烧内的燃料，不需要隔膜来隔开主燃烧室和预爆管，也不需要采用易于爆震的组分进行起爆，结构相对简单，更具有工程应用推广价值。

为此，本申请实施例提供了一种射流点火装置，包括：射流点火管；进料结构，与所述射流点火管相连，设置成向所述射流点火管输入燃料和氧化剂；点火器，与所述射流点火管相连，设置成点燃所述燃料和氧化剂的混合物使所述射流点火管内形成射流；和湍流增强结构，设于所述射流点火管，设置成加剧所述射流的湍流程度。

本申请实施例提供的射流点火装置，包括射流点火管、进料结构、点火器和湍流增强结构。射流点火管是射流点火装置的主管路。进料结构用于向射流点火管内输入燃料和氧化剂。点火器用于点燃射流点火管内的燃料和氧化剂，使得射流点火管内形成热射流。湍流增强结构能够增加热射流的湍流程度，使得输入至RDE主燃烧室内的射流能量更大，湍流程度更高，因而更容易在更短的时间内在主燃烧室内转为爆震，成功起爆主燃烧室内的燃料，而不需要经过一段时间后才能转为爆震。

这样，一方面，进料结构输入射流点火管内的燃料和氧化剂无需采用氢氧起爆等易于爆震的组分进行起爆，设计原理和结构相对简单；另一方面，也不需要采用隔膜来隔开主燃烧室和射流点火管。