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一種帶有脈動燃燒室的沖壓發動機.pdf

摘要
申請專利號:

CN201510594267.2

申請日:

2015.09.17

公開號:

CN105156226A

公開日:

2015.12.16

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):F02K 7/10申請日:20150917|||公開
IPC分類號: F02K7/10 主分類號: F02K7/10
申請人: 東北大學
發明人: 周潤東; 梅瑞斌; 華陽; 鄭念祖
地址: 遼寧省沈陽市和平區文化路3號巷11號
優先權:
專利代理機構: 北京力量專利代理事務所(特殊普通合伙)11504 代理人: 宋林清
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201510594267.2

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2017.03.01|||2016.01.13|||2015.12.16

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明公開了一種帶有脈動燃燒室的沖壓發動機,屬于發動機技術領域,包括脈動燃燒室、環繞在脈動燃燒室周圍的沖壓燃燒室、分別與所述脈動燃燒室和沖壓燃燒室前端連接的進氣道以及分別與脈動燃燒室和沖壓燃燒室尾部連接的噴管;所述脈動燃燒室還包括單向閥,所述單向閥通過固定筋將脈動燃燒室同軸固定于沖壓燃燒室內部;所述沖壓燃燒室還包括鉆有多孔的火焰穩定器,所述火焰穩定器一端與脈動燃燒室外壁連接,另一端與噴管連接,固定在沖壓燃燒室中。本發明繼承了沖壓發動機本身簡單、成本低的特點,同時解決了沖壓發動機不能從靜止啟動的問題,相對傳統的渦輪噴氣沖壓發動機更加廉價、簡單,可廣泛為無人飛行器提供高速、廉價的動力。

權利要求書

權利要求書
1.  一種帶有脈動燃燒室的沖壓發動機,其特征在于:包括脈動燃燒室(1)、環繞在脈動燃燒室(1)周圍的沖壓燃燒室(2)、分別與所述脈動燃燒室(1)和沖壓燃燒室(2)前端連接的進氣道(3)以及分別與脈動燃燒室(1)和沖壓燃燒室(2)尾部連接的噴管(4);
所述脈動燃燒室(1)包括脈動燃燒室燃料管(11)和脈動燃燒室火花塞(12);所述脈動燃燒室燃料管(11)插入脈動燃燒室(1)內,脈動燃燒室火花塞(12)與脈動燃燒室(1)連接;
所述沖壓燃燒室(2)包括沖壓燃燒室燃料管(21)和沖壓燃燒室火花塞(22);所述沖壓燃燒室燃料管(21)插入沖壓燃燒室(2)內,所述沖壓燃燒室火花塞(22)與沖壓燃燒室(2)連接;
所述脈動燃燒室(1)還包括單向閥(13),所述單向閥(13)通過固定筋(14)將脈動燃燒室(1)同軸固定于沖壓燃燒室(2)內部;
所述沖壓燃燒室(2)還包括鉆有多孔的火焰穩定器(23),所述火焰穩定器(23)一端與脈動燃燒室(1)外壁連接,另一端與噴管(4)連接,固定在沖壓燃燒室(2)中。

2.  根據權利要求1所述的帶有脈動燃燒室的沖壓發動機,其特征在于:所述該發動機包括兩個工作狀態:
第一工作狀態:外界氣流通過進氣道(3)向脈動燃燒室(1)吹入氣流;啟動脈動燃燒室(1)上的脈動燃燒室火花塞(12),同時,脈動燃燒室燃料管(11)開始輸送燃料,控制燃料量從小到大緩慢調整,脈動燃燒室(1)發生持續的脈動燃燒時,停止增大燃料量,外界氣流停止;
第二工作狀態:當脈動燃燒室(1)運行到沖壓發動機工作的臨界狀態時,停止向脈動燃燒室(1)提供燃料,通過沖壓燃燒室燃料管(21)向沖壓燃燒室(2)輸送燃料,完成沖壓發動機的啟動工作。

3.  根據權利要求1所述的帶有脈動燃燒室的沖壓發動機,其特征在于:還包括頭錐(5),所述頭錐(5)通過頭錐固定筋(6)與進氣道(3)連接。

4.  根據權利要求1所述的帶有脈動燃燒室的沖壓發動機,其特征在于: 所述進氣道(3)入口小、出口大。

5.  根據權利要求1所述的帶有脈動燃燒室的沖壓發動機,其特征在于:所述單向閥(13)包括閥片(131)和有孔閥板(132),所述閥片(131)通過閥片固定螺母(7)和閥片固定螺栓(8)固定在有孔閥板(132)上。

6.  根據權利要求1所述的帶有脈動燃燒室的沖壓發動機,其特征在于:所述脈動燃燒室燃料管(11)鉆有多孔,所述沖壓燃燒室燃料管(21)為環狀,上面鉆有多孔。

7.  根據權利要求1至6任意一項所述的帶有脈動燃燒室的沖壓發動機,其特征在于:所述固定筋(14)數量為3個,其厚度4-6mm,長度40-60mm,高度6-10mm,固定筋(14)沿周向均勻分布,相鄰兩條固定筋(14)夾角為120°。

8.  根據權利要求1至6任意一項所述的帶有脈動燃燒室的沖壓發動機,其特征在于:所述火焰穩定器(23)與噴管(4)連接處為4個相鄰呈90°排列的金屬片。

9.  根據權利要求3所述的帶有脈動燃燒室的沖壓發動機,其特征在于:
所述頭錐固定筋(6)數量為3個,其厚度4-6mm,長度25-30mm,寬度10-15mm,筋(6)沿周向均勻分布,相鄰兩條筋夾角為120°。

說明書

說明書一種帶有脈動燃燒室的沖壓發動機
技術領域
本發明屬于發動機技術領域,特別是涉及一種帶有脈動燃燒室的沖壓發動機。
背景技術
沖壓發動機是一種利用高速迎面空氣流的減速增壓作用來完成增壓燃燒從而進行工作的空氣噴氣發動機,通常由進氣道(又稱擴壓器)、燃燒室和噴管組成,航空器飛行時迎面氣流在通過進氣道的過程中,來流空氣減速,靜壓提升,增壓后的空氣進入燃燒室與燃料混合進行等壓燃燒,生成的高溫燃氣在噴管中膨脹加速后排出,產生推力,沖壓發動機結構簡單,重量輕,成本低,相對傳統的渦輪噴氣發動機,它適宜在馬赫數大于2的高速飛行中工作,具有比沖高、推力大等優點,但是它需要一定速度才能工作,所以沖壓發動機不能從靜止啟動,須用其他發動機作為助推器。
發明內容
為了克服現有的沖壓發動機技術方案存在的技術缺陷,降低沖壓發動機所用助推器的成本,解決沖壓發動機不能從靜止啟動的問題,本發明提供一種帶有脈動燃燒室的沖壓發動機。
本發明采用的技術方案是:一種帶有脈動燃燒室的沖壓發動機,包括脈動燃燒室、環繞在脈動燃燒室周圍的沖壓燃燒室、分別與所述脈動燃燒室和沖壓燃燒室前端連接的進氣道以及分別與脈動燃燒室和沖壓燃燒室尾部連接的噴管;
所述脈動燃燒室包括脈動燃燒室燃料管和脈動燃燒室火花塞;所述脈動燃燒室燃料管插入脈動燃燒室內,脈動燃燒室火花塞與脈動燃燒室連接;
所述沖壓燃燒室包括沖壓燃燒室燃料管和沖壓燃燒室火花塞;所述沖壓燃 燒室燃料管插入沖壓燃燒室內,所述沖壓燃燒室火花塞與沖壓燃燒室連接;
所述脈動燃燒室還包括單向閥,所述單向閥通過固定筋將脈動燃燒室同軸固定于沖壓燃燒室內部;
所述沖壓燃燒室還包括鉆有多孔的火焰穩定器,所述火焰穩定器一端與脈動燃燒室外壁連接,另一端與噴管連接,固定在沖壓燃燒室中。
優選地,所述該發動機包括兩個工作狀態:
第一工作狀態:外界氣流通過進氣道向脈動燃燒室吹入氣流;啟動脈動燃燒室上的脈動燃燒室火花塞,同時,脈動燃燒室燃料管開始輸送燃料,控制燃料量從小到大緩慢調整,脈動燃燒室發生持續的脈動燃燒時,停止增大燃料量,外界氣流停止;
第二工作狀態:當脈動燃燒室運行到沖壓發動機工作的臨界狀態時,停止向脈動燃燒室提供燃料,通過沖壓燃燒室燃料管向沖壓燃燒室輸送燃料,完成沖壓發動機的啟動工作。
優選地,還包括頭錐,所述頭錐通過頭錐固定筋與進氣道連接。
優選地,所述進氣道入口小、出口大。
優選地,所述單向閥包括閥片和有孔閥板,所述閥片通過螺母和螺釘固定在有孔閥板上。
優選地,所述脈動燃燒室燃料管鉆有多孔,所述沖壓燃燒室燃料管為環狀,上面鉆有多孔。
優選地,所述固定筋數量為3個,其厚度4-6mm,長度40-60mm,高度6-10mm,固定筋沿周向均勻分布,相鄰兩條固定筋夾角為120°。
優選地,所述火焰穩定器與噴管連接處為4個相鄰呈90°排列的金屬片。
優選地,所述頭錐固定筋數量為3個,其厚度4-6mm,長度25-30mm,寬度10-15mm,筋沿周向均勻分布,相鄰兩條筋夾角為120°。
本發明的優點和有益效果在于:本技術方案中利用固定筋將帶有單向閥的脈動燃燒室固定于沖壓燃燒室內部,脈動燃燒室無主動壓氣機,與沖壓發動機一樣,具有結構簡單、成本低的特點,同時解決了沖壓發動機不能從靜止啟動的問題,相對傳統的渦輪噴氣沖壓發動機更加廉價、簡單,可廣泛為無人飛行器提供高速、廉價的動力。
附圖說明
圖1為本發明一種帶有脈動燃燒室的沖壓發動機結構示意圖;
圖2為圖1的主視圖;
圖中:1-脈動燃燒室11-脈動燃燒室燃料管12-脈動燃燒室火花塞13-單向閥131-閥片132-閥板14-固定筋;
2-沖壓燃燒室21-沖壓燃燒室燃料管22-沖壓燃燒室火花塞23-火焰穩定器;
3-進氣道4-噴管5-頭錐6-頭錐固定筋7-閥片固定螺母8-閥片固定螺栓。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例對本發明的具體實施方式作進一步描述,以下實施例僅用于更加清楚地說明本發明的技術方案,而不能以此來限制本發明的保護范圍。
如圖1和圖2所示,為本發明一種帶有脈動燃燒室的沖壓發動機結構示意圖,一種帶有脈動燃燒室的沖壓發動機,包括脈動燃燒室1、環繞在脈動燃燒室1周圍的沖壓燃燒室2、分別與所述脈動燃燒室1和沖壓燃燒室2前端連接的進氣道3以及分別與脈動燃燒室1和沖壓燃燒室2尾部連接的噴管4;
所述脈動燃燒室1包括脈動燃燒室燃料管11和脈動燃燒室火花塞12;所述脈動燃燒室燃料管11插入脈動燃燒室1內,脈動燃燒室火花塞12與脈動燃燒室1連接;
所述沖壓燃燒室2包括沖壓燃燒室燃料管21和沖壓燃燒室火花塞22;所述沖壓燃燒室燃料管21插入沖壓燃燒室2內,所述沖壓燃燒室火花塞22與沖壓燃燒室2連接;
所述脈動燃燒室1還包括單向閥13,所述單向閥13通過固定筋14將脈動燃燒室1同軸固定于沖壓燃燒室2內部;
所述沖壓燃燒室2還包括鉆有多孔的火焰穩定器23,所述火焰穩定器23一端與脈動燃燒室1外壁連接,另一端與噴管4連接,固定在沖壓燃燒室2 中。
當發動機靜止時,沖壓燃燒室2不能正常工作,此時只點燃有單向閥的脈動燃燒室1,由有單向閥的脈動燃燒室1提供推力,使發動機整體加速運動,當發動機運行速度達到沖壓發動機正常工作的最低速度時,停止有單向閥的脈動燃燒室1的燃料供應,向沖壓燃燒室2輸送燃料,沖壓燃燒室2發生沖壓燃燒,提供推力,火焰穩定器是金屬筒,其上鉆有多孔,作用是使火焰穩定燃燒,防止熄火。
本實施例中,所述該發動機包括兩個工作狀態:
第一工作狀態:外界氣流通過進氣道3向脈動燃燒室1吹入氣流;啟動脈動燃燒室1上的脈動燃燒室火花塞12,同時,脈動燃燒室燃料管11開始輸送燃料,控制燃料量從小到大緩慢調整,脈動燃燒室1發生持續的脈動燃燒時,停止增大燃料量,外界氣流停止;
第二工作狀態:當脈動燃燒室1運行到沖壓發動機工作的臨界狀態時,停止向脈動燃燒室1提供燃料,通過沖壓燃燒室燃料管21向沖壓燃燒室2輸送燃料,完成沖壓發動機的啟動工作。
本實施例中,還包括頭錐5,所述頭錐5通過頭錐固定筋6與進氣道3連接。
增加的頭錐,能夠使空氣來流產生斜激波,斜激波后的空氣將減速,增壓,從而提高脈動燃燒室和沖壓燃燒室新鮮空氣的壓力,使燃燒更為激烈。
本實施例中,所述進氣道3入口小、出口大。
進氣道結構特征入口小、出口大,能夠使來流空氣減速增壓,提升脈動燃燒室和沖壓燃燒室壓力。
本實施例中,所述單向閥13包括閥片131和有孔閥板132,所述閥片131通過閥片固定螺母7和閥片固定螺栓8固定在有孔閥板132上。
本實施例中,所述脈動燃燒室燃料管11鉆有多孔,所述沖壓燃燒室燃料管21為環狀,上面鉆有多孔。
多孔的設計以及環狀多孔設計的脈動燃燒室1和沖壓燃燒室2,能夠使燃料充分擴散,更好充分的燃燒。
本實施例中,所述固定筋14數量為3個,其厚度4mm,長度50mm,高度 9.5mm,固定筋14沿周向均勻分布,相鄰兩條固定筋14夾角為120°。
均勻放置的固定筋14,能夠均勻受力,保持脈動燃燒室1和沖壓燃燒室2同軸。
本實施例中,所述火焰穩定器23與噴管4連接處為4個相鄰呈90°排列的金屬片。
金屬片能夠固定所述火焰穩定器23,同時也能夠起到穩定火焰的作用。
本實施例中,所述頭錐固定筋6數量為3個,其厚度2mm,長度29.25mm,寬度13.51mm,頭錐固定筋6沿周向均勻分布,相鄰兩條頭錐固定筋6夾角為120°。
本發明的工作原理:利用鼓風機向有單向閥的脈動燃燒室1的進氣道3吹入氣流;
啟動有單向閥的脈動燃燒室1上的脈動燃燒室火花塞12;
通過脈動燃燒室燃料管11向有單向閥的脈動燃燒室1輸送燃料,燃料量
從小到大緩慢調整,當有單向閥的脈動燃燒室1發生持續的脈動燃燒時,
停止增大燃料量,停止鼓風;
當脈動燃燒室1運行到沖壓發動機工作的臨界狀態時,停止向有單向閥的脈動燃燒室1提供燃料,通過沖壓燃燒室燃料管21向沖壓燃燒室2輸送燃料,完成沖壓發動機的啟動工作。
以上所述僅是本發明的優先實施方式,應當指出,對于本技術領域的普通技術人員來說,在不脫離本發明技術原理的前提下,還可以做出若干改進和潤飾,這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。

關 鍵 詞:
一種 帶有 脈動 燃燒室 沖壓 發動機
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