本發(fā)明屬于發(fā)動(dòng)機(jī)，特別涉及一種脈沖爆震渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)。

背景技術(shù)：

1、與傳統(tǒng)基于等壓燃燒的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)不同，脈沖爆震渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)是采用脈沖爆震燃燒室替代常規(guī)燃燒室，其燃燒過程近似于等容燃燒，因此，在相同發(fā)動(dòng)機(jī)入口參數(shù)條件下，基于等容燃燒的脈沖爆震渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)比傳統(tǒng)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)具備更高的循環(huán)熱效率和單位功率，同時(shí)脈沖爆震渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒過程具有自增壓特性，可減少壓氣機(jī)級(jí)數(shù)，提高發(fā)動(dòng)機(jī)功重比。

2、但采用爆震燃燒技術(shù)后，也將帶來一系列問題。一方面由于可燃混氣在爆震燃燒室內(nèi)點(diǎn)火燃燒形成的緩燃波需經(jīng)過激波作用逐步發(fā)展為穩(wěn)定的爆震波，導(dǎo)致爆震燃燒室軸向長(zhǎng)度相比于常規(guī)燃燒室顯著增長(zhǎng)。

3、另一方面，目前的脈沖爆震渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)或脈沖爆震燃燒室一般采用軸向進(jìn)氣和軸向供油的方式，因此在脈沖爆震燃燒室3前端具有軸向擴(kuò)壓器，用以偏轉(zhuǎn)氣流，使其沿軸向流動(dòng)，直接增加了發(fā)動(dòng)機(jī)的軸向長(zhǎng)度，增大了氣流流動(dòng)損失，且導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)重量增加；同時(shí)，采用軸向進(jìn)氣與供油方式后，空氣與燃油之間的相互剪切作用減弱，兩者之間的霧化摻混效果較差，增加了點(diǎn)火起爆難度和距離，不利于提升發(fā)動(dòng)機(jī)性能；此外，采用軸向進(jìn)氣后，產(chǎn)生爆震波后存在壓力反傳，將影響上游壓氣機(jī)的正常工作，導(dǎo)致爆震燃燒室內(nèi)每個(gè)循環(huán)中填充空氣時(shí)間變長(zhǎng)，致使爆震燃燒室工作頻率難以提升。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)上述問題，本發(fā)明提出一種脈沖爆震渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，包括：壓氣機(jī)、切向引流器、爆震燃燒室、排氣組件、轉(zhuǎn)軸；

2、壓氣機(jī)包括依次同軸布置的葉輪罩、離心葉輪和徑向擴(kuò)壓器，離心葉輪、徑向擴(kuò)壓器套接在轉(zhuǎn)軸上并被收納于葉輪罩的內(nèi)腔中；

3、若干切向引流器關(guān)于葉輪罩呈圓周陣列布置，切向引流器的第一端內(nèi)嵌安裝于葉輪罩的周向側(cè)壁，且切向引流器的第一端側(cè)壁開設(shè)有連通切向引流器內(nèi)腔與葉輪罩內(nèi)腔的出氣孔，使得徑向擴(kuò)壓器的輸出氣流進(jìn)入切向引流器內(nèi)腔后沿著切向引流器的軸心線呈螺旋流動(dòng)；

4、若干切向引流器的第二端一一對(duì)應(yīng)連通若干爆震燃燒室的輸入端，若干爆震燃燒室的輸出端連接排氣組件。

5、更進(jìn)一步地，爆震燃燒室的內(nèi)壁設(shè)有螺旋障礙條。

6、更進(jìn)一步地，切向引流器包括首尾端可拆卸連接的第一管體與第二管體，第一管體內(nèi)嵌安裝于葉輪罩的周向側(cè)壁，第二管體的尾端連通爆震燃燒室，第二管體的側(cè)壁安裝有點(diǎn)火器。

7、更進(jìn)一步地，第一管體側(cè)壁開設(shè)出氣孔，且第一管體首端端部?jī)?nèi)壁與出氣孔保留預(yù)定間距。

8、更進(jìn)一步地，第一管體側(cè)壁設(shè)有第一引導(dǎo)條和第二引導(dǎo)條，第一引導(dǎo)條和第二引導(dǎo)條的尾端分別連接出氣孔的前后側(cè)邊，第一引導(dǎo)條和第二引導(dǎo)條的首端向葉輪罩內(nèi)腔延伸，使得第一引導(dǎo)條和第二引導(dǎo)條之間形成引導(dǎo)通道。

9、更進(jìn)一步地，第一引導(dǎo)條的首端與徑向擴(kuò)壓器的葉片外延端呈對(duì)接配合。

10、更進(jìn)一步地，第一引導(dǎo)條和第二引導(dǎo)條面向引導(dǎo)通道的側(cè)壁均采用曲面結(jié)構(gòu)。

11、更進(jìn)一步地，葉輪罩包括依次連接的端罩、蓋板和底板，端罩、蓋板和底板共同形成用于收納離心葉輪、徑向擴(kuò)壓器的內(nèi)腔，蓋板側(cè)壁圓周陣列開設(shè)有若干放氣口。

12、更進(jìn)一步地，還包括燃油噴嘴、燃油環(huán)管和進(jìn)油口；

13、若干燃油噴嘴一一對(duì)應(yīng)內(nèi)嵌安裝于若干切向引流器的第一端，燃油噴嘴輸出端從切向引流器的第一端端部插入至切向引流器內(nèi)腔，若干燃油噴嘴輸入端共同連接燃油環(huán)管一側(cè)，燃油環(huán)管另一側(cè)連接若干進(jìn)油口，且進(jìn)油口與燃油噴嘴呈錯(cuò)位布置。

14、更進(jìn)一步地，排氣組件包括排氣過渡段、排氣混合段，若干排氣過渡段輸入端一一對(duì)應(yīng)連接若干爆震燃燒室的輸出端，若干排氣過渡段的輸出端共同連接排氣混合段側(cè)壁。

15、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的實(shí)施例至少具有以下優(yōu)點(diǎn)：

16、1、本發(fā)明的脈沖爆震渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，壓氣機(jī)出口氣流在徑向擴(kuò)壓器的作用下，氣流方向改為周向，而切向引流器則順應(yīng)氣流方向布置，以最大程度降低氣流流動(dòng)損失，氣流流入爆震燃燒室后沿周向向下游流動(dòng)，此時(shí)空氣與燃油之間具備速度差，且兩者流動(dòng)方向不一致，在離心力作用下增強(qiáng)空氣與燃油之間的剪切力作用，有利于改善油氣兩者間的霧化摻混效果，降低點(diǎn)火起爆難度，進(jìn)而縮短起爆所需距離；

17、2、在取消軸向擴(kuò)壓器后，爆震燃燒室進(jìn)行了進(jìn)一步的位置前移，進(jìn)一步縮短了發(fā)動(dòng)機(jī)整體的軸向長(zhǎng)度，同時(shí)降低發(fā)動(dòng)機(jī)重量，提高功重比；

18、3、采用周向開口進(jìn)氣方式，使得切向引流器的頭部區(qū)域形成封閉狀態(tài)，進(jìn)而增強(qiáng)了激波反射，可有效促進(jìn)爆震起爆，縮短起爆距離，進(jìn)一步縮短發(fā)動(dòng)機(jī)軸向長(zhǎng)度；同時(shí)降低了壓力反傳對(duì)上游壓氣機(jī)的影響，進(jìn)而可提升爆震燃燒室的工作頻率，促進(jìn)脈沖爆震渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)一步工程實(shí)際應(yīng)用。

19、本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過在說明書以及附圖中所指出的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和獲得。

技術(shù)特征：

1.一種脈沖爆震渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，包括：壓氣機(jī)(1)、切向引流器(2)、爆震燃燒室(3)、排氣組件(4)、轉(zhuǎn)軸(10)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈沖爆震渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述爆震燃燒室(3)的內(nèi)壁設(shè)有螺旋障礙條(6)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈沖爆震渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述切向引流器(2)包括首尾端可拆卸連接的第一管體(201)與第二管體(202)，所述第一管體(201)內(nèi)嵌安裝于葉輪罩(102)的周向側(cè)壁，第二管體(202)的尾端連通爆震燃燒室(3)，第二管體(202)的側(cè)壁安裝有點(diǎn)火器(205)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的脈沖爆震渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述第一管體(201)側(cè)壁開設(shè)出氣孔(5)，且第一管體(201)首端端部?jī)?nèi)壁與出氣孔(5)保留預(yù)定間距。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的脈沖爆震渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述第一管體(201)側(cè)壁設(shè)有第一引導(dǎo)條(203)和第二引導(dǎo)條(204)，所述第一引導(dǎo)條(203)和第二引導(dǎo)條(204)的尾端分別連接出氣孔(5)的前后側(cè)邊，第一引導(dǎo)條(203)和第二引導(dǎo)條(204)的首端向葉輪罩(102)內(nèi)腔延伸，使得第一引導(dǎo)條(203)和第二引導(dǎo)條(204)之間形成引導(dǎo)通道。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的脈沖爆震渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述第一引導(dǎo)條(203)的首端與徑向擴(kuò)壓器(101)的葉片外延端呈對(duì)接配合。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的脈沖爆震渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述第一引導(dǎo)條(203)和第二引導(dǎo)條(204)面向引導(dǎo)通道的側(cè)壁均采用曲面結(jié)構(gòu)。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈沖爆震渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述葉輪罩(102)包括依次連接的端罩(1021)、蓋板(1022)和底板(1023)，端罩(1021)、蓋板(1022)和底板(1023)共同形成用于收納離心葉輪(103)、徑向擴(kuò)壓器(101)的內(nèi)腔，所述蓋板(1022)側(cè)壁圓周陣列開設(shè)有若干放氣口(1024)。

9.根據(jù)權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述的脈沖爆震渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，還包括燃油噴嘴(7)、燃油環(huán)管(8)和進(jìn)油口(9)；

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的脈沖爆震渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述排氣組件(4)包括排氣過渡段(401)、排氣混合段(402)，若干所述排氣過渡段(401)輸入端一一對(duì)應(yīng)連接若干爆震燃燒室(3)的輸出端，若干所述排氣過渡段(401)的輸出端共同連接排氣混合段(402)側(cè)壁。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提出一種脈沖爆震渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，由轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)的壓氣機(jī)包括依次同軸布置的葉輪罩、離心葉輪和徑向擴(kuò)壓器，若干切向引流器的第一端內(nèi)嵌安裝于葉輪罩的周向側(cè)壁，切向引流器的第一端側(cè)壁開設(shè)有連通切向引流器內(nèi)腔與葉輪罩內(nèi)腔的出氣孔，若干切向引流器的第二端連通若干爆震燃燒室，若干爆震燃燒室連接排氣組件。本發(fā)明的脈沖爆震渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，壓氣機(jī)出口氣流在徑向擴(kuò)壓器的作用下，氣流方向改為周向，可改善油氣兩者間的霧化摻混效果，進(jìn)而縮短起爆所需距離，并在取消軸向擴(kuò)壓器后，縮短了發(fā)動(dòng)機(jī)的軸向長(zhǎng)度，還使得切向引流器的頭部區(qū)域形成封閉狀態(tài)，增強(qiáng)了激波反射，縮短了起爆距離和發(fā)動(dòng)機(jī)軸向長(zhǎng)度，并提升了爆震燃燒室的工作頻率。

技術(shù)研發(fā)人員：黃俊杰,彭暢新,郭青林,應(yīng)威,朱磊,吳吉昌,張?chǎng)?br/>受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)航發(fā)湖南動(dòng)力機(jī)械研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15