一种应用螺旋式脉冲爆震发动机的动力机械

摘要

本发明提供了一种应用螺旋式脉冲爆震发动机的动力机械，可以充分利用脉冲爆震发动机的优点，实现脉冲爆震发动机与旋转机械的直接联动，有效提高能量的利用效率。与旋转轴连接的电机启动，带动旋转机械旋转。然后油路开始供油，经旋转轴内部的燃油通道，由喷油嘴横向或逆向喷入螺旋管。此时经过喷油嘴处的气流由于离心力的作用产生二次流，故能很好的实现燃油与空气的混合。再经过火花塞的点火后，形成爆燃。燃气从两个关于旋转轴对称的出口，沿相反的方向水平喷出，推动旋转机械实现旋转。待旋转机械能够连续正常工作后，电机与旋转轴脱离。

权利要求

1.一种应用螺旋式脉冲爆震发动机的动力机械，包括：螺旋式爆震管，螺旋式脉冲爆震发动机油路，点火火花塞和与旋转轴相连的电机，其特性在于：由与旋转轴连接的电机启动，带动旋转机械旋转，然后油路开始供油，经旋转轴内部的燃油通道，由喷油嘴横向或逆向喷入螺旋管，再经过火花塞的点火，形成爆燃，燃气从两个关于旋转轴对称的出口，沿相反的方向水平喷出，推动旋转机械实现旋转，待旋转机械能够连续正常工作后，关闭电机，使电机与旋转轴脱离。

2.根据权利要求1所述的一种应用螺旋式脉冲爆震发动机的动力机械，其特征在于：两根螺旋式爆震管相互嵌合，固定在旋转轴上，根据旋转轴的具体尺寸，螺旋管可设置绕旋转轴3～6周，螺旋管轴线螺距可设置为管径的2.2～2.8倍，脉冲爆震发动机采用自吸气的方式进气，螺旋管进气口相差180°，进气口处的轴线与水平方向相切，在出口前有一段过渡段，使出口处为一水平直管段。

3.根据权利要求1所述的一种应用螺旋式脉冲爆震发动机的动力机械，其特征在于：在旋转轴的内部设置有燃油管道，燃油通过喷油嘴进入螺旋管，燃油喷射口设置在距离进气口半周的螺旋管的相应位置，共开设2个，对称布置，喷油嘴的喷射方向可采用横向喷射或者与来流方向呈一定角度逆向喷射。

4.根据权利要求1所述的一种应用螺旋式脉冲爆震发动机的动力机械，其特征在于：火花塞设置在喷油嘴后四分之一周长的螺旋管管壁处。

5.根据权利要求1所述的一种应用螺旋式脉冲爆震发动机的动力机械，其特征在于：在脉冲爆震发动机尚未启动时，与旋转轴相连的电机开始工作，驱动旋转机械旋转，形成自吸气条件，在旋转机械连续正常工作后，停止并与旋转轴脱离。

说明书

一种应用螺旋式脉冲爆震发动机的动力机械

技术领域

[0001] 本发明属于脉冲爆震发动机领域，具体涉及一种利用自吸气的螺旋式脉冲爆震发动机的动力机械。

背景技术

[0002] 脉冲爆震发动机是一种利用间歇式或脉冲式爆震波产生推力的非稳态的新概念推进装置。爆震波在可燃气中有极高的传播速度，同时也拥有较高的增压比和燃气温度，当高温、高压的燃气经过高速喷射后就能够产生推力。其具有结构简单，重量轻，单位燃料消耗率低，推力调节比大等优点。按照其是否自带氧化剂，脉冲爆震发动机可分为吸气式脉冲爆震发动机和火箭式脉冲爆震发动机。

[0003] 对于常规脉冲爆震发动机普遍使用的弱火花点火方式，由于DDT距离的限制使得其轴向长度很难缩短，因此限制了发动机外形尺寸的缩小，某些传统的爆震管长度甚至可达2米。爆震管越长，可爆混气的填充时间就越长，工作频率就受到影响。现已有研究证明爆震波能够实现在螺旋管中传播，并且螺旋管式爆震管中由于离心力作用产生的径向、轴向和周向的二次流可以促进燃烧中热与质的交换、加速掺混，且能有效的缩短DDT距离。在传统爆震管中燃油的喷射方向大多与气流方向相同，因此会导致油气掺混所需时间长，掺混效果不好，不利于在较短的距离中实现爆震波的形成。

发明内容

[0004] 本发明所要解决的技术问题是提出一种应用螺旋式脉冲爆震发动机的动力机械，与现有的技术相比，本方案的优点在于将脉冲爆震发动机应用到实际的旋转机械中，通过两根绕着旋转轴的螺旋式爆震管相互配合，既能够有效的缩短爆震管的轴向长度，也能够缩小单个脉冲爆震发动机的体积，同时为旋转机械提供足够的动力。

[0005] 技术方案

[0006] 本发明的目的在于提供一种应用螺旋式脉冲爆震发动机的动力机械。

[0007] 本发明技术方案如下：

[0008] 一种应用螺旋式脉冲爆震发动机的动力机械，包括：螺旋式爆震管，脉冲爆震发动机油路，点火火花塞和与旋转轴相连的电机。其特征在于：两根螺旋式爆震管相互嵌合，固定在旋转轴上，根据旋转轴的具体尺寸，螺旋管可设置绕旋转轴3～6周，螺旋管轴线螺距可设置为管径的2.2～2.8倍。脉冲爆震发动机采用自吸气的方式进气，螺旋管进气口相差180°，进气口处的轴线与水平方向相切。在出口前有一段过渡段，使出口处为一水平直管段。在旋转轴的内部设置有燃油管道，燃油通过喷油嘴进入螺旋管，燃油喷射口设置在距离进气口半周的螺旋管的相应位置，共开设2个，对称布置，喷油嘴的喷射方向可采用横向喷射或者与来流方向呈一定角度逆向喷射。火花塞设置在喷油嘴后四分之一周长的螺旋管管壁处。在脉冲爆震发动机尚未启动时，与旋转轴相连的电机开始工作，驱动旋转机械旋转，形成自吸气条件，在旋转机械连续正常工作后，停止并与旋转轴脱离。

[0009] 该方案设计的应用螺旋式脉冲爆震发动机的动力机械，其优点在于采用了螺旋式脉冲爆震发动机的结构，可以十分有效的减小了脉冲爆震发动机的体积，实现脉冲爆震发动机与旋转机械的直接联动，将脉冲爆震发动机的推力直接转化为旋转机械的动力。因螺旋式爆震管本身的结构，与传统直管型爆震管相比，气流在流经喷油嘴时会产生二次流，有更加剧烈的扰动，这将有利于油气的快速混合。而燃油的横向或逆向喷射，则可以更进一步的增强油气混合程度。同时，由于脉冲爆震发动机本身的优点，其循环热效率与传统缓燃发动机相比有明显提升。且该设计结构简单，便于加工制造，没有多余的传动装置，机械效率更高。

附图说明

[0010] 图1：一种应用螺旋式脉冲爆震发动机的动力机械整体示意图

[0011] 图2：单个螺旋爆震管示意图

[0012] 图1中1-螺旋管2-旋转轴3-燃油通道4-喷油嘴5-火花塞

[0013] 图2中1-螺旋管进口2-喷油嘴3-火花塞4-螺旋管出口

具体实施方式

[0014] 现结合附图对本发明作进一步描述：

[0015] 结合图1、图2，本发明提供了一种应用螺旋式脉冲爆震发动机的动力机械。图1为一种应用螺旋式脉冲爆震发动机的动力机械整体示意图，图2为单个螺旋爆震管示意图。

[0016] 所述的应用螺旋式脉冲爆震发动机的动力机械，其工作时，首先由与图1(2)所示旋转轴连接的电机启动，带动旋转机械旋转，形成自吸气的条件。然后油路开始供油，经旋转轴内部的图1(3)所示燃油通道，由图1(4)喷油嘴横向或逆向喷入螺旋管。此时经过喷油嘴处的气流由于离心力的作用产生二次流，故能很好的实现燃油与空气的混合。再经过图1(5)火花塞的点火，以及螺旋管的旋转加速，最后形成爆燃。燃气在螺旋管中继续加速，燃气从两个关于旋转轴对称的图2(4)所示出口，沿相反的方向水平喷出，推动旋转机械实现旋转。待旋转机械能够连续正常工作后，关闭电机，使电机与旋转轴脱离，仅由螺旋式脉冲爆震发动机提供动力。