一种旋转爆震发动机盘状环腔型高能起爆器制造技术

本发明专利技术涉及起爆器，具体涉及一种适用于旋转爆震发动机的盘状环腔型高能起爆器，该起爆器可实现受限空间下旋转爆震发动机的高能量直接起爆。本发明专利技术的目的是解决现有技术中起爆器尺寸较大与实际发动机空间受局限之间存在矛盾，严重制约RDE工程应用的技术问题，提供一种旋转爆震发动机盘状环腔型高能起爆器。该起爆器包括燃料供给组件、氧化剂供给组件、燃料氧化剂掺混组件、点火组件；点火组件的多个弯曲隔离板夹装在供给盘和射流盘扣合形成的腔体内，形成一个中心腔和作为弯曲流道的多个同心环腔，形成燃料供给腔和氧化剂供给腔和点火室；射流盘上开设有高能射流出口、多对燃料喷孔和氧化剂喷孔。

【技术实现步骤摘要】
一种旋转爆震发动机盘状环腔型高能起爆器
本专利技术涉及起爆器，具体涉及一种适用于旋转爆震发动机的盘状环腔型高能起爆器，该起爆器可实现受限空间下旋转爆震发动机的高能量直接起爆。
技术介绍
自然界中存在两种形式的燃烧：缓燃燃烧和爆震燃烧。相比于缓燃燃烧过程中的等压膨胀特性，爆震燃烧具有自增压、熵增低、热循环效率高的特点，因而受到了广泛关注。20世纪60年代，前苏联科学家Voitsekhovskii提出了旋转爆震的概念，并在环形燃烧室中成功获得了C2H2/O2气相连续旋转爆震波，随后大批研究人员开展了关于旋转爆震发动机(RotatingDetonationEngine，简称RDE)的研究工作。旋转爆震波的起始和形成是RDE稳定工作的前提和基础，是RDE工作成功与否的关键。目前爆震波起爆主要依靠两种方式：间接起爆和直接起爆。间接起爆是指利用低点火能量的火花塞点燃反应混合物，在特定边界条件下火焰逐渐加速，实现缓燃火焰向爆震波的转变(Deflagration-to-Detonation，简称DDT)，该方法所需初始点火能量较小，但需要较长的火焰加速距离。直接起爆是指没有经历火焰加速过程而通过高能量点火瞬间形成爆震波，其点火能量需要达到爆震开始的临界条件，为了实现瞬间高能输出，通常起爆器体积较大，不适用于飞行工况。目前，RDE多采用预爆管来实现爆震波的直接起始，而预爆管本身则采用间接起爆的方法来实现高能量输出。传统预爆管结构为圆直管道，一端封闭，另一端与RDE燃烧室垂直联通。封闭端处用火花塞点火，经较长距离火焰加速发展成为爆震波，爆震产生的高温高压燃气从连通处垂直喷射进入RDE，从而实现RDE直接起爆，这样的预爆管结构也称为RDE起爆器。然而，这样的起爆器设计往往需要占用很大的空间，给发动机的整体结构布局设计带来了较大的困难。总而言之，传统起爆器尺寸较大与实际发动机空间受局限之间的矛盾，严重制约了RDE的工程应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决现有技术中起爆器尺寸较大与实际发动机空间受局限之间存在矛盾，严重制约RDE工程应用的技术问题，提供一种旋转爆震发动机盘状环腔型高能起爆器。为解决上述技术问题，本专利技术提供的技术解决方案如下：一种旋转爆震发动机盘状环腔型高能起爆器，其特殊之处在于：包括燃料供给组件、氧化剂供给组件、燃料氧化剂掺混组件、点火组件；所述燃料供给组件、氧化剂供给组件和燃料氧化剂掺混组件均设置于点火组件的一侧；所述点火组件包括供给盘、射流盘、固定螺栓、多个弯曲隔离板；所述供给盘和射流盘相扣合并通过固定螺栓固定；多个弯曲隔离板夹装在供给盘和射流盘扣合形成的腔体内，形成一个中心腔和作为弯曲流道的多个同心环腔，最外围的两个同心环腔分别为燃料供给腔和氧化剂供给腔，其余同心环腔作为点火环腔，点火环腔内侧的弯曲隔离板上均开设衍射狭缝并通过衍射狭缝与中心腔连通作为点火室；所述射流盘上开设有高能射流出口、多对燃料喷孔和氧化剂喷孔；所述燃料喷孔与燃料供给腔连通；所述氧化剂喷孔与氧化剂供给腔连通；每对燃料喷孔和氧化剂喷孔采用互击式喷注结构；所述燃料氧化剂掺混组件包括火花塞和火花塞安装座；所述火花塞安装座顶端设有内螺纹；所述火花塞与火花塞安装座顶端通过螺纹密封连接，火花塞与火花塞安装座之间设有环腔作为燃料氧化剂掺混腔；所述燃料氧化剂掺混腔与所述点火组件的中心腔连通；所述燃料供给组件分别与燃料供给腔和燃料氧化剂掺混腔连通；所述氧化剂供给组件分别与氧化剂供给腔和燃料氧化剂掺混腔连通。进一步地，所述燃料供给组件包括燃料供给段、燃料供给三通和燃料电磁阀；所述燃料供给三通的入口连接燃料供给段，燃料供给三通的一个出口与所述燃料氧化剂掺混腔连通，另一个出口与所述燃料供给腔连通；所述燃料电磁阀设置于燃料供给三通与燃料氧化剂掺混腔连通的出口上。进一步地，所述氧化剂供给组件包括氧化剂供给段、氧化剂供给三通和氧化剂电磁阀；所述氧化剂供给三通的入口连接氧化剂供给段，氧化剂供给三通的一个出口与所述燃料氧化剂掺混腔连通，另一个出口与所述氧化剂供给腔连通；所述氧化剂电磁阀设置于氧化剂供给三通与燃料氧化剂掺混腔连通的出口上。进一步地，为了保证密封性，所述弯曲隔离板与供给盘之间、弯曲隔离板与射流盘之间均设有密封垫片。进一步地，为了延长点火室弯曲流道的行程，所有衍射狭缝沿同一轴线布置，所述轴线穿过点火室中心，且相邻弯曲隔离板上的衍射狭缝位于点火室中心的不同侧。进一步地，所述高能射流出口的形状为锥形，其收缩锥角为70°～100°，轴向长度为射流盘厚度，为5～10mm，出口喉部直径为2～4mm。进一步地，所述弯曲隔离板上的衍射狭缝宽度为同心环腔宽度的1/5。进一步地，所述多对燃料喷孔和氧化剂喷孔沿射流盘的周向均布；每对燃料喷孔和氧化剂喷孔位于射流盘的同一径向上。进一步地，火花塞点火能量为50～100mJ。进一步地，同心环腔宽度为10～20mm。本专利技术相比现有技术具有的有益效果如下：1、本专利技术提供的旋转爆震发动机盘状环腔型高能起爆器，由燃料供给段、氧化剂供给段、火花塞、燃料氧化剂掺混腔、点火室、燃料供给腔、氧化剂供给腔、高能射流出口、燃料喷孔、氧化剂喷孔等组成。盘状环腔型点火室中填充可爆混气，混气经火花塞点火后形成缓燃火焰，低速传播的火焰在曲面压缩和激波聚焦的双重效应下，能够在点火室中逐渐加速，并最终发展成为爆震波，爆震波及其后的燃气流从高能射流出口处喷射，实现高能起爆输出。此外，与点火室同心布置的互击式喷嘴(由氧化剂喷孔和燃料喷孔组成)，能够在不增加起爆器结构复杂度的前提下，满足爆震燃烧室的供给条件。综上，本专利技术能够在空间尺寸受限条件下实现低能量输入、高能量输出，且盘状环腔结构与旋转爆震燃烧室的环形结构高度契合，大大地减小了旋转爆震发动机起爆器尺寸，可作为旋转爆震发动机的高能起爆器。2、本专利技术提供的旋转爆震发动机盘状环腔型高能起爆器，采用盘状弯曲通道结构，弯曲通道截面尺寸及沿程长度可灵活调整，具有空间利用率高的特点；该结构能够对RDE燃烧室实现同轴射流点火，避免了传统起爆器径向热射流对RDE燃烧室壁面的热冲击载荷；与传统起爆器相比，在两种火焰加速机制作用下，提升了起爆成功率。实现了起爆器与供给系统的一体化设计，大大简化了系统结构，提高了工程应用价值。即本专利技术既可实现高点火能量输出、又可保证结构足够精简，适用于旋转爆震发动机工程应用的起爆器。附图说明图1为本专利技术旋转爆震发动机盘状环腔型高能起爆器供给盘一侧的立体图；图2为本专利技术旋转爆震发动机盘状环腔型高能起爆器的剖视图；图3为本专利技术旋转爆震发动机盘状环腔型高能起爆器点火组件的剖视图；附图标记说明：1-燃料供给组件、2-氧化剂供给组件、3-燃料氧化剂掺混组件、4-点火组件；101-燃料供给段、102-燃料供给三通、10本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种旋转爆震发动机盘状环腔型高能起爆器，其特征在于：包括燃料供给组件(1)、氧化剂供给组件(2)、燃料氧化剂掺混组件(3)、点火组件(4)；/n所述燃料供给组件(1)、氧化剂供给组件(2)和燃料氧化剂掺混组件(3)均设置于点火组件(4)的一侧；/n所述点火组件(4)包括供给盘(401)、射流盘(402)、固定螺栓(403)、多个弯曲隔离板(404)；/n所述供给盘(401)和射流盘(402)相扣合并通过固定螺栓(403)固定；/n多个弯曲隔离板(404)夹装在供给盘(401)和射流盘(402)扣合形成的腔体内，形成一个中心腔(411)和作为弯曲流道的多个同心环腔(412)，最外围的两个同心环腔(412)分别为燃料供给腔(405)和氧化剂供给腔(406)，其余同心环腔(412)作为点火环腔，点火环腔内侧的弯曲隔离板(404)上均开设衍射狭缝(413)并通过衍射狭缝(413)与中心腔(411)连通作为点火室(407)；/n所述射流盘(402)上开设有高能射流出口(408)、多对燃料喷孔(409)和氧化剂喷孔(410)；/n所述燃料喷孔(409)与燃料供给腔(405)连通；/n所述氧化剂喷孔(410)与氧化剂供给腔(406)连通；/n每对燃料喷孔(409)和氧化剂喷孔(410)采用互击式喷注结构；/n所述燃料氧化剂掺混组件(3)包括火花塞(301)和火花塞安装座(302)；/n所述火花塞安装座(302)顶端设有内螺纹；/n所述火花塞(301)与火花塞安装座(302)顶端通过螺纹密封连接，火花塞(301)与火花塞安装座(302)之间设有环腔作为燃料氧化剂掺混腔(303)；/n所述燃料氧化剂掺混腔(303)与所述点火组件(4)的中心腔(411)连通；/n所述燃料供给组件(1)分别与燃料供给腔(405)和燃料氧化剂掺混腔(303)连通；/n所述氧化剂供给组件(2)分别与氧化剂供给腔(406)和燃料氧化剂掺混腔(303)连通。/n...

【技术特征摘要】
1.一种旋转爆震发动机盘状环腔型高能起爆器，其特征在于：包括燃料供给组件(1)、氧化剂供给组件(2)、燃料氧化剂掺混组件(3)、点火组件(4)；
所述燃料供给组件(1)、氧化剂供给组件(2)和燃料氧化剂掺混组件(3)均设置于点火组件(4)的一侧；
所述点火组件(4)包括供给盘(401)、射流盘(402)、固定螺栓(403)、多个弯曲隔离板(404)；
所述供给盘(401)和射流盘(402)相扣合并通过固定螺栓(403)固定；
多个弯曲隔离板(404)夹装在供给盘(401)和射流盘(402)扣合形成的腔体内，形成一个中心腔(411)和作为弯曲流道的多个同心环腔(412)，最外围的两个同心环腔(412)分别为燃料供给腔(405)和氧化剂供给腔(406)，其余同心环腔(412)作为点火环腔，点火环腔内侧的弯曲隔离板(404)上均开设衍射狭缝(413)并通过衍射狭缝(413)与中心腔(411)连通作为点火室(407)；
所述射流盘(402)上开设有高能射流出口(408)、多对燃料喷孔(409)和氧化剂喷孔(410)；
所述燃料喷孔(409)与燃料供给腔(405)连通；
所述氧化剂喷孔(410)与氧化剂供给腔(406)连通；
每对燃料喷孔(409)和氧化剂喷孔(410)采用互击式喷注结构；
所述燃料氧化剂掺混组件(3)包括火花塞(301)和火花塞安装座(302)；
所述火花塞安装座(302)顶端设有内螺纹；
所述火花塞(301)与火花塞安装座(302)顶端通过螺纹密封连接，火花塞(301)与火花塞安装座(302)之间设有环腔作为燃料氧化剂掺混腔(303)；
所述燃料氧化剂掺混腔(303)与所述点火组件(4)的中心腔(411)连通；
所述燃料供给组件(1)分别与燃料供给腔(405)和燃料氧化剂掺混腔(303)连通；
所述氧化剂供给组件(2)分别与氧化剂供给腔(406)和燃料氧化剂掺混腔(303)连通。


2.根据权利要求1所述的旋转爆震发动机盘状环腔型高能起爆器，其特征在于：所述燃料供给组件(1)包括燃料供给段(101)、燃料供给三通(102)(2)和燃料电磁阀(103)；
所述燃料供给三通(102)的入口连接燃料供给段(101)，燃料供给三通(102)的一个出口与所述燃料氧化剂掺混腔(303)连通，另一个出口...

【专利技术属性】
技术研发人员：王永佳，严宇，杨宝娥，陈宏玉，胡洪波，尚帅，冯建畅，
申请(专利权)人：西安航天动力研究所，
类型：发明
国别省市：陕西;61