技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種具有次推進(jìn)劑分布式噴注機(jī)構(gòu)的爆震室，涉及發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)是一種利用周期性爆震波產(chǎn)生的高溫、高壓燃?xì)獍l(fā)出的沖量來產(chǎn)生推力的非穩(wěn)態(tài)推進(jìn)裝置，當(dāng)工作頻率達(dá)到較高的頻率時(shí)可以認(rèn)為能夠產(chǎn)生穩(wěn)定的推力，一般要求能夠達(dá)到100Hz以上。因而如何提高脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)的工作頻率是很多研究者努力的方向。

不管是火箭式脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)還是吸氣式脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)，基本上都是雙組元推進(jìn)系統(tǒng)。對(duì)于吸氣式脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)，空氣將占據(jù)燃燒室體積的絕大部分，氣體燃料或者液體燃料相對(duì)體積較小；對(duì)于火箭式脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)，通常采用液氧/氣氫、氧氣/煤油等系統(tǒng)。不管采用哪一種系統(tǒng)都存在一種推進(jìn)劑體積比較大的情況，我們稱其為主推進(jìn)劑，另一種稱為次推進(jìn)劑，如吸氣式發(fā)動(dòng)機(jī)中的氣體燃料或液體燃料，液氧/氣氫的液氧，氧氣/煤油中的煤油均為次推進(jìn)劑。

具有經(jīng)典循環(huán)過程的脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)，一端開口，另一端間歇噴注主推進(jìn)劑和次推進(jìn)劑，然后點(diǎn)火起爆，爆震波傳出爆震室，然后填充隔離氣體，進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)由于上一個(gè)循環(huán)中已燃?xì)怏w膨脹后仍具有很高的溫度，因此在重新噴注推進(jìn)劑之前必須填充相當(dāng)體積的隔離氣體。以氧氣為主推進(jìn)劑、煤油為次推進(jìn)劑的脈沖爆震火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，必須使用惰性氣體如氮?dú)庾鳛楦綦x氣體，隔離氣體的存儲(chǔ)和噴注需要一套單獨(dú)的系統(tǒng)，因而降低了發(fā)動(dòng)機(jī)的比沖和有效載荷。

國內(nèi)外大量脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)模型試驗(yàn)研究中都采用電磁閥來實(shí)現(xiàn)主推進(jìn)劑和次推進(jìn)劑的間歇供給，但電磁閥存在頻率與供給能力的矛盾，而使用高頻小流量電磁閥實(shí)現(xiàn)推進(jìn)劑分布式供應(yīng)時(shí)，還面臨電磁閥供電難度大和由于電磁閥個(gè)體差異無法保證工作完全一致的問題。國內(nèi)外研究者也開發(fā)了旋轉(zhuǎn)閥應(yīng)用于脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)，旋轉(zhuǎn)閥結(jié)構(gòu)復(fù)雜，主推進(jìn)劑和次推進(jìn)劑的供給時(shí)序無法靈活改變。

脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)的起爆方法有兩種：直接起爆和間接起爆。直接起爆能在起爆的瞬間產(chǎn)生爆震波，但要求很高的起爆點(diǎn)火能量，間接起爆是一種基于由爆燃向爆震轉(zhuǎn)變的起爆方法，通常在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)使用爆震增強(qiáng)裝置加速由爆燃向爆震轉(zhuǎn)變的過程，爆震增強(qiáng)裝置的冷卻和使用壽命成為研究者關(guān)心的一個(gè)問題。

以空氣為主推進(jìn)劑、汽油為次推進(jìn)劑的吸氣式脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)，主、次推進(jìn)劑均采用無閥自適應(yīng)供給，但主、次推進(jìn)劑的噴注壓力不同，當(dāng)燃燒室內(nèi)壓力降低時(shí)，總是先噴注單一推進(jìn)劑而不是主、次推進(jìn)劑的可燃混合物，因此不需要另外的隔離氣體。存在的問題是：當(dāng)主、次推進(jìn)劑同軸噴注時(shí)，主、次推進(jìn)劑無法充分均勻混合；當(dāng)主、次推進(jìn)劑分別由軸向、徑向?qū)ψ矅娮r(shí)，主、次推進(jìn)劑混合較充分，但填充速度降低。

目前，Shchelkin螺旋是脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)中最常用的爆震增強(qiáng)裝置，由于無法對(duì)Shchelkin螺旋進(jìn)行冷卻，在使用一段時(shí)間后Shchelkin螺旋因燒蝕變形而失效。

發(fā)明內(nèi)容

要解決的技術(shù)問題

為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本實(shí)用新型提出一種，尤其是一種應(yīng)用于脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)推進(jìn)劑供給系統(tǒng)的推進(jìn)劑分布式噴注機(jī)構(gòu)，可以提高脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)的工作頻率。

技術(shù)方案

一種具有次推進(jìn)劑分布式噴注機(jī)構(gòu)的爆震室，其特征在于包括次推進(jìn)劑的分布式噴注機(jī)構(gòu)和爆震室；爆震室為圓筒狀，一端為主推進(jìn)劑噴注面板，另一端為敞口結(jié)構(gòu)；分布式噴注機(jī)構(gòu)的噴注桿2一端穿過并固定于噴注面板中心，螺旋5穿過噴注面板；分布式噴注機(jī)構(gòu)沿爆震室中心軸延伸至爆震室出口，長度與脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)爆震室長度相等，分布式噴注機(jī)構(gòu)的噴注桿2的外徑與爆震室內(nèi)徑之比不大于2/3，噴注桿2上的螺旋槽3的螺距與爆震室直徑相等。

所述的分布式噴注機(jī)構(gòu)包括噴注桿2、螺旋槽3、噴注孔4、螺旋5和次噴注孔6；噴注桿2的內(nèi)部為形成容腔的通孔結(jié)構(gòu)，噴注桿的外表面設(shè)有等螺距的半圓形螺旋槽3，沿著螺旋槽底部，設(shè)有與容腔相通的噴注孔4；在噴注桿2的外圈，嵌入螺旋槽中纏繞有螺旋5，螺旋5上設(shè)有若干個(gè)次噴注孔6；所述的螺旋5為圓形繞絲，自噴注桿2固定端以繞絲的一半突出螺旋槽3的方式纏繞，長度為螺旋5螺距的6-8倍；其余部分繞絲為半圓形，且與半圓形螺旋槽3外沿平齊；所述噴注孔4或次噴注孔6的直徑小于0.5mm，兩孔中心間距大于孔徑的二倍；所述的噴注孔4與次噴注孔6數(shù)量相等。

所述螺旋槽3的半圓形槽的半徑不大于噴注桿2半徑的1/2。

有益效果