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[發明專利]一種超聲速氣流中爆震動態穩定傳播的動邊界控制系統有效

專利信息
申請號: 201710991007.8 申請日: 2017-10-23
公開(公告)號: CN107829841B 公開(公告)日: 2018-11-20
發明(設計)人: 蔡曉東;梁劍寒;劉世杰;林志勇;陳偉強 申請(專利權)人: 中國人民解放軍國防科技大學
主分類號: F02K7/14 分類號: F02K7/14;F02C3/14;F02C9/00;F23R3/02
代理公司: 長沙國科天河知識產權代理有限公司 43225 代理人: 董惠文
地址: 410073 湖*** 國省代碼: 湖南;43
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摘要:
搜索關鍵詞: 一種 超聲速 氣流 震動 穩定 傳播 邊界 控制系統
【權利要求書】:

1.一種超聲速氣流中爆震動態穩定傳播的動邊界控制系統,其特征在于,包括爆震波狀態監測系統、信息分析模塊以及擴張壁面調節控制系統,所述擴張壁面調節控制系統包括擴張壁面以及擴張壁面動力系統,在超燃沖壓發動機的燃燒室壁面中至少設置有一塊能夠調整其壁面擴張角度的擴張壁面,所述擴張壁面與擴張壁面動力系統連接能夠在擴張壁面動力系統的驅動下實現其擴張角度的調整,所述爆震波狀態監測系統用于實時監測爆震波的傳播位置以及傳播狀態,所述爆震波狀態監測系統與信息分析模塊連接,所述信息分析模塊與擴張壁面調節控制系統中的擴張壁面動力系統連接,信息分析模塊根據爆震波的傳播位置以及傳播狀態控制擴張壁面動力系統進而實現對擴張壁面其擴展角度的控制;

在超燃沖壓發動機燃燒室內設定波面臨界位置、動態駐定位置、爆震波前傳閾值位置以及爆震波后傳閾值位置,當爆震波位置到達設定的波面臨界位置時,爆震波存在衰減后傳或者過驅前傳的可能性;當爆震波處于動態駐定位置時表明爆震波的自持傳播處于一種相對穩定狀態;

當爆震波狀態監測系統檢測到爆震波波面位置達到設定的波面臨界位置,此時信息分析模塊控制擴張壁面調節控制系統,開啟擴張壁面動力系統;當爆震波的傳播狀態為衰減后傳且爆震波達到爆震波后傳閾值位置時,減小擴張壁面擴張角度,促使爆震波前傳,直至到達相對穩定的動態駐定位置;當爆震波的傳播狀態為過驅前傳且爆震波達到爆震波前傳閾值位置時增加擴張壁面擴張角度,促使爆震波后傳,直至到達相對穩定的動態駐定位置;當爆震波狀態監測系統監測到爆震波達到動態駐定位置時,關閉擴張壁面調節控制系統,從而整體上實現爆震波相對動態穩定傳播,從而產生持續推力。

2.根據權利要求1所述的超聲速氣流中爆震動態穩定傳播的動邊界控制系統,其特征在于,所述爆震波狀態監測系統是通過對超然沖壓發動機燃燒室壁面的壓力測量而實現對爆震波的傳播位置以及傳播狀態的監測;所述爆震波狀態監測系統是安裝在超然沖壓發動機的燃燒室壁面上的多個壓力傳感器。

3.根據權利要求2所述的超聲速氣流中爆震動態穩定傳播的動邊界控制系統,其特征在于,多個壓力傳感器沿超燃沖壓發動機的燃燒室的長度方向等間距安裝,多個壓力傳感器用于檢測燃燒室不同位置處的燃燒室壁面壓力進而實現實時監測爆震波的傳播位置,在燃燒室內的波面臨界位置處對應的燃燒室壁面上、燃燒室內的動態駐定位置處對應的燃燒室壁面上、在燃燒室內的爆震波前傳閾值位置處對應的燃燒室壁面上以及在燃燒室內的爆震波后傳閾值位置處對應的燃燒室壁面上均設置有壓力傳感器。

4.根據權利要求3所述的超聲速氣流中爆震動態穩定傳播的動邊界控制系統,其特征在于,所有壓力傳感器均與信息分析模塊連接,信息分析模塊根據各壓力傳感器采集到的壓力信息,判斷爆震波的傳播位置以及傳播狀態,并根據爆震波的傳播位置以及傳播狀態控制擴張壁面調節控制系統的動作;

各壓力傳感器將其監測到的燃燒室壁面壓力傳送給信息分析模塊,當位于波面臨界位置處對應的燃燒室壁面上的壓力傳感器檢測到爆震波波面位置達到設定的波面臨界位置,此時信息分析模塊控制擴張壁面調節控制系統,開啟燃燒室擴張壁面;當爆震波的傳播狀態為衰減后傳且爆震波達到爆震波后傳閾值位置時,減小擴張壁面擴張角度,促使爆震波前傳,直至到達相對穩定的動態駐定位置;當爆震波的傳播狀態為過驅前傳且爆震波達到爆震波前傳閾值位置時增加擴張壁面擴張角度,促使爆震波后傳,直至到達相對穩定的動態駐定位置;當位于動態駐定位置的壓力傳感器監測爆震波達到動態駐定位置時,關閉擴張壁面調節控制系統,從而整體上實現爆震波相對動態穩定傳播,從而產生持續推力。

5.根據權利要求1所述的超聲速氣流中爆震動態穩定傳播的動邊界控制系統,其特征在于,所述超燃沖壓發動機燃燒室內設置有用于安裝擴張壁面的活動關節,所述擴張壁面能夠在擴張壁面動力系統的驅動下圍繞該活動關節轉動進而調節其擴展角度。

6.根據權利要求1或5所述的超聲速氣流中爆震動態穩定傳播的動邊界控制系統,其特征在于,所述擴張壁面動力系統采用液壓驅動或電機驅動。

7.根據權利要求1或5所述的超聲速氣流中爆震動態穩定傳播的動邊界控制系統,其特征在于,所述擴張壁面動力系統包括動力源以及連接在動力源與擴張壁面之間的傳動機構,所述傳動機構為齒輪傳動機構、皮帶傳動機構或者連桿傳動機構。

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