[发明专利]可调控波系结构的斜爆轰冲压加速装置及应用方法

说明书

本发明公开了一种可调控波系结构的斜爆轰冲压加速装置及应用方法，可调控波系结构的斜爆轰冲压加速装置包括：加速器、泄压管和加速管从左起开始依次排布并相连：加速器包括出口；泄压管一端与出口连通，另一端与加速管连通；螺旋线圈套于加速管外，螺旋线圈与加速管之间具有间隔，且设置有导线，导线与螺旋线圈之间绝缘，且导线和螺旋线圈均与电源相连接。通过加速器将弹丸高速射入加速管内，弹丸头部区域产生的高强度的斜激波压缩空气，使空气分子形成具有导电性的等离子气体；螺旋线圈与导线通电产生磁场，磁场对等离子气体施加洛伦兹力，使等离子气体移动，从而使波面位置发生改变，实现波系结构的调控。

技术领域

本发明涉及爆轰发动机技术领域，更具体地，涉及一种可调控波系结构的斜爆轰冲压加速装置及应用方法。

背景技术

爆轰推进具有放热速率快、自增压、自点火的特性，其燃烧过程可近似为等压燃烧，基于爆轰燃烧构建的热力学循环相比传统的布雷顿热力学循环可提升约50％的效率。冲压加速器是目前最为成熟的爆轰推进系统，冲压加速器有两种典型的工作模态，当弹丸的速度低于预混燃气的理想特性爆速时为亚燃模态，当弹丸的速度大于预混燃气的理想特性爆速时为斜爆轰模态，理论上，斜爆轰模态下冲压加速器可以将弹丸加速至8km/s。

但现有技术中的冲压加速器具有以下缺点：1、冲压加速器内流场结构非常复杂，而且具有高瞬态的特性，由此导致冲压加速器的推力产生严重振荡；2、冲压加速器的非启动状态是指弹丸喉道前建立不起超音速流场，爆轰波波系前传导致弹丸推力性能急剧下降的现象。由于冲压加速器内填充了高能高压的可燃预混气体，导致冲压加速器在运行过程中会产生巨大的热量，当放热量过高时，爆轰波波系会移动到弹丸前端导致冲压加速器进入非启动状态。3、冲压加速器中炮管与弹丸都是几何不可变的，且可燃气体是预先以一定比例填充入管道中。因此，冲压加速器在运行过程中，波系结构难以适时调整，造成其推力性能难以达到最优状态。

因此，亟需提供一种能够在运行过程中调控波系结构的斜爆震波冲压加速装置。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种可调控波系结构的斜爆轰冲压加速装置及应用方法。

一方面，本发明提供了一种可调控波系结构的斜爆轰冲压加速装置，包括顺次相连的加速器、泄压管和加速管，

所述加速器、所述泄压管和所述加速管从左起开始依次排布并相连：

所述加速器，包括出口；

所述泄压管其中一端与所述出口连通，另一端与所述加速管连通；

所述加速管其中一端与所述泄压管连通；

螺旋线圈，套于所述加速管外，且与所述加速管等长，所述螺旋线圈与所述加速管之间具有间隔，且设置有导线，所述导线与所述螺旋线圈之间绝缘设置，且所述导线和所述螺旋线圈均与电源相连接；

对所述加速管内填充可燃预混气体，所述出口出射弹丸，所述弹丸进入所述加速管后，所述弹丸表面从左起开始依次形成反射激波、爆轰波、膨胀波和斜激波，所述斜激波压缩将所述可燃预混气体电离为等离子气体；

同时，在所述螺旋线圈和所述导线的通电状态下，所述螺旋线圈在通电状态下对所述等离子气体施加第一洛伦兹力，所述导线在通电状态下对所述等离子气体施加第二洛伦兹力，所述第一洛伦兹力和所述第二洛伦兹力的合力调整所述等离子气体的运动方向以调控所述爆轰波的位置。

优选地，还包括：

套体，套于所述加速管外，所述套体的内壁与所述加速管固定连接，所述套体还包括镂空区，所述镂空区的延伸方向与所述加速管的延伸方向平行，所述套体采用绝缘材料；

所述导线位于所述镂空区内，所述螺旋线圈套于所述套体外。

优选地，所述套体的外壁设有凸起，所述凸起设有固定槽，所述螺旋线圈的一端与所述固定槽卡合。