【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及航空发动机，具体为一种爆推涡喷航空发动机及其燃烧控制方法。
技术介绍
1、柴油发动机因柴油热物理特性，具有功率密度大、同功率输出情况下油耗较低、燃油热效率较高等优点；对比汽油机，同比节省30%燃油，有更高的能量转化率与经济性，并且在同样储油量的前提下能够有更大的续航能力；而输出相同功率的前提下，柴油点燃式发动机模块的重量较轻，能够一定程度上提升相同规格无人机的载重能力；柴油机更大的功率输出代表着同功率输出等情况下只需要更低的转速，极大地减少了工作行程次数，减少了活塞与气缸内壁之间的摩擦，机械部件磨损率下降，发动机整机故障率降低；随着柴油预裂解技术与尾气后处理技术愈发完善，新型柴油机的二氧化碳排放量平均比汽油机少30%，更加清洁环保；因此，将柴油机与汽油机结合，若将两者的优点融合在一起，将柴油应用于小功率轻型点燃式发动机领域，将研发出一款集重量轻、输出功率比重大、安全性能高、续航力强、载重值大、清洁环保等优点的新概念轻型柴油航空发动机。
2、现有的航天发动机存在以下缺陷：一，柴油不易挥发且运动粘度大，不易雾化；因此，柴油机通常吸入过量的空气进入气缸，经过活塞压缩后，空气升温达到柴油的燃点，此时气缸上的喷油嘴高压喷入雾化柴油，遇到达到燃点的压缩空气后被点燃；由于柴油是由某一点或多点喷入气缸内，形成的混合气并不均匀，需要过量燃油来支持燃烧，所以柴油内燃机要求的压缩比比汽油内燃机大；这就意味着柴油机的气缸容量要比汽油机大，导致传统柴油机空间占比大；
3、二，由于柴油机的压缩比大，需要更大的飞轮惯性来
4、三，运动粘度是表示液体流动阻力大小的标志，也是表示液体燃料雾化是否容易的标志；柴油的运动粘度是汽油的三倍，意味着其流动阻力大且雾化比汽油困难；柴油不可直接使用化油器及电喷蒸发成柴油蒸气与空气预先混合成燃烧混合物；同时，柴油的闪点高于汽油几十度，虽然柴油的引燃温度略低于汽油的引燃温度，但柴油蒸汽较不易于点火；
5、四，柴油发动机中燃烧控制是内燃机高效运作的重点之一，其中包含高压油泵与高压喷油嘴这两供油控制部件；但柴油发动机功率越小，供油量需求越小，控制喷油压力的精密件设计制造难度越大；因此，微小型柴油发动机难以匹配出相应的高压油泵与高压喷油嘴；
6、五，现有的各类飞行器都是依靠定向气流推进，普遍采用的是一直维持定向推力，后续的气流随之流动起来，使之时刻推在向后运动的气流上，造成推进效率低下的问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种爆推涡喷航空发动机及其燃烧控制方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种爆推涡喷航空发动机，包括气缸主体，所述气缸主体的上表面固定连接有气缸盖，气缸盖上固定连接有等离子点火器、排气门和进气门，气缸主体的一侧外壁上设置有进气口，进气口上固定连接有裂解器，裂解器的输入端固定连接有油管，气缸主体的另一侧外壁上固定连接有回热器。
3、作为本专利技术的进一步技术方案，所述气缸主体内套接有活塞，活塞上固定连接有连杆，连杆的另一端固定连接有曲轴主体。
4、作为本专利技术的进一步技术方案，所述气缸主体的下表面固定连接有曲轴箱，且曲轴主体设置于曲轴箱内，曲轴箱上固定连接有油壳底。
5、一种爆推涡喷航空发动机燃烧控制方法，包括步骤一，柴油催化裂解；步骤二，等离子点燃；步骤三，燃油焓增；步骤四，精密燃烧控制；步骤五，动压爆推控制；步骤六，安全保护控制；
6、其中在上述步骤一中，通过裂解器将柴油长链分子转变为短链，形成裂解气，为燃烧提供良好预混合气，提高燃烧效率；
7、其中在上述步骤二中，启动等离子点火器，形成等离子体作为点火源，点燃裂解气与空气的混合气，确保燃烧室内迅速、稳定燃烧；
8、其中在上述步骤三中，通过回热器回收燃烧气热量预热柴油，降低粘度，有利于催化裂解，同时控制柴油焓增，提高热值和燃烧释放能量；
9、其中在上述步骤四中，根据发动机工作负荷调节柴油裂解气和空气量，自动配比混合气，满足高效燃烧需求；
10、其中在上述步骤五中，采用定容动压启动涡环爆推，结合可变频率源激波推进原理，产生连续爆炸激波，形成高速涡环，产生强推力，提高功重比；
11、其中在上述步骤六中，在动压爆推过程中，实时监测燃烧室内的压力和温度参数，确保其在安全范围内运行，当出现异常情况时，采取措施保护发动机免受损坏。
12、作为本专利技术的进一步技术方案，所述步骤一中，选用高质量的柴油作为燃料，确保其物理和化学性质符合发动机要求，经油管送入油壳底内的裂解器，通过裂解器进行预先催化裂解气化，将柴油分子长链转变为短链，形成裂解气，持续对柴油预先进行裂解气化，有利于柴油在进入燃烧室前形成良好的预混合气，同时对柴油裂解气进行搅拌，增加柴油预混合气均衡状态，降低柴油混合气着火所需能量，加快燃爆的传播速度，提高柴油燃烧效率。
13、作为本专利技术的进一步技术方案，所述步骤二中，启动等离子点火器，确保其处于正常工作状态，等离子点火器通过高电压击穿电极间隙内的混合气，形成带正电的离子和带负电的自由电子，从而使空气失去绝缘性，发生“击穿”现象，形成等离子体作为点火源，保证气缸内柴油裂解气与空气的预混到达着火界限点，将裂解气与空气按一定比例混合，形成可燃混合气，混合气的比例应根据发动机的工况和负载需求进行调整，将混合气送入燃烧室，并通过等离子点火器产生的等离子体点燃混合气，等离子点燃具有点火速度快、能量高、稳定性好的特点，可以确保混合气在燃烧室内迅速、稳定地燃烧。
14、作为本专利技术的进一步技术方案，所述步骤三中，燃烧气在气缸内膨胀做功排出的气体仍然含有部分的热量，通过回热器回收这部分热能，为柴油预热增加能量，降低柴油粘度，协助下一步柴油热场裂解工作，在柴油进入裂解器之前，利用燃烧室排出的热量预热柴油，预热可以提高柴油的温度，降低其粘度，有利于催化裂解过程的进行，通过调整预热柴油的温度和流量，控制柴油的焓增过程，焓增可以提高柴油的热值，增加其在燃烧室内释放的能量，从而提高发动机的功率和效率。
15、作为本专利技术的进一步技术方案，所述步骤四中，根据发动机的不同工作负荷状态需求，调节柴油裂解气输入量和进气门大小，自动配比出相应的柴油裂解气和空气量，输出对应浓度和体积的混合气，进入气缸主体内准备燃烧工作，由此控制燃烧的输入条件，以满足柴油发动机高效工作。
16、作为本专利技术的进一步技术方案本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种爆推涡喷航空发动机，包括气缸主体（3），其特征在于：所述气缸主体（3）的上表面固定连接有气缸盖（10），气缸盖（10）上固定连接有等离子点火器（7）、排气门（8）和进气门（9），气缸主体（3）的一侧外壁上设置有进气口（11），进气口（11）上固定连接有裂解器（14），裂解器（14）的输入端固定连接有油管（13），气缸主体（3）的另一侧外壁上固定连接有回热器（12）。
2.根据权利要求1所述的一种爆推涡喷航空发动机，其特征在于：所述气缸主体（3）内套接有活塞（6），活塞（6）上固定连接有连杆（5），连杆（5）的另一端固定连接有曲轴主体（4）。
3.根据权利要求2所述的一种爆推涡喷航空发动机，其特征在于：所述气缸主体（3）的下表面固定连接有曲轴箱（2），且曲轴主体（4）设置于曲轴箱（2）内，曲轴箱（2）上固定连接有油壳底（1）。
4.一种爆推涡喷航空发动机燃烧控制方法，包括步骤一，柴油催化裂解；步骤二，等离子点燃；步骤三，燃油焓增；步骤四，精密燃烧控制；步骤五，动压爆推控制；步骤六，安全保护控制；其特征在于：
5.根据权利要求4
6.根据权利要求4所述的一种爆推涡喷航空发动机燃烧控制方法，其特征在于：所述步骤二中，启动等离子点火器（7），确保其处于正常工作状态，等离子点火器（7）通过高电压击穿电极间隙内的混合气，形成带正电的离子和带负电的自由电子，从而使空气失去绝缘性，发生“击穿”现象，形成等离子体作为点火源，保证气缸内柴油裂解气与空气的预混到达着火界限点，将裂解气与空气按一定比例混合，形成可燃混合气，混合气的比例应根据发动机的工况和负载需求进行调整，将混合气送入燃烧室，并通过等离子点火器（7）产生的等离子体点燃混合气，等离子点燃具有点火速度快、能量高、稳定性好的特点，可以确保混合气在燃烧室内迅速、稳定地燃烧。
7.根据权利要求4所述的一种爆推涡喷航空发动机燃烧控制方法，其特征在于：所述步骤三中，燃烧气在气缸内膨胀做功排出的气体仍然含有部分的热量，通过回热器（12）回收这部分热能，为柴油预热增加能量，降低柴油粘度，协助下一步柴油热场裂解工作，在柴油进入裂解器（14）之前，利用燃烧室排出的热量预热柴油，预热可以提高柴油的温度，降低其粘度，有利于催化裂解过程的进行，通过调整预热柴油的温度和流量，控制柴油的焓增过程，焓增可以提高柴油的热值，增加其在燃烧室内释放的能量，从而提高发动机的功率和效率。
8.根据权利要求4所述的一种爆推涡喷航空发动机燃烧控制方法，其特征在于：所述步骤四中，根据发动机的不同工作负荷状态需求，调节柴油裂解气输入量和进气门（9）大小，自动配比出相应的柴油裂解气和空气量，输出对应浓度和体积的混合气，进入气缸主体（3）内准备燃烧工作，由此控制燃烧的输入条件，以满足柴油发动机高效工作。
9.根据权利要求4所述的一种爆推涡喷航空发动机燃烧控制方法，其特征在于：所述步骤五中，发动机采用定容动压启动涡环爆推的方式，采用轴动力发动机为启动动力源，精确地引入合适的进气与柴油裂解成的H与CO混合形成强爆炸条件，在文丘里管的混动腔增压爆炸，爆炸冲击波与混合的空气共同形成高速涡环，向后连续发射的涡环产生反作用力形成的强推力，推出100KW动压式爆推发动机，整体功重比提高20%～40%，连续涡环推进具备不易扩散、方向性好、持续稳定、噪音低的优势。
10.根据权利要求9所述的一种爆推涡喷航空发动机燃烧控制方法，其特征在于：所述步骤五中，采用可变频率源激波推进原理，精确地设定燃料与空气混合好的爆炸条件，按对应不同速度所需求的频率产生连续的爆炸激波，靠理想频率的激波轰击相对静止的空气，相当于推到了相对静止的固体一样的反作用力，使之产生高效推力。
...【技术特征摘要】
1.一种爆推涡喷航空发动机，包括气缸主体（3），其特征在于：所述气缸主体（3）的上表面固定连接有气缸盖（10），气缸盖（10）上固定连接有等离子点火器（7）、排气门（8）和进气门（9），气缸主体（3）的一侧外壁上设置有进气口（11），进气口（11）上固定连接有裂解器（14），裂解器（14）的输入端固定连接有油管（13），气缸主体（3）的另一侧外壁上固定连接有回热器（12）。
2.根据权利要求1所述的一种爆推涡喷航空发动机，其特征在于：所述气缸主体（3）内套接有活塞（6），活塞（6）上固定连接有连杆（5），连杆（5）的另一端固定连接有曲轴主体（4）。
3.根据权利要求2所述的一种爆推涡喷航空发动机，其特征在于：所述气缸主体（3）的下表面固定连接有曲轴箱（2），且曲轴主体（4）设置于曲轴箱（2）内，曲轴箱（2）上固定连接有油壳底（1）。
4.一种爆推涡喷航空发动机燃烧控制方法，包括步骤一，柴油催化裂解；步骤二，等离子点燃；步骤三，燃油焓增；步骤四，精密燃烧控制；步骤五，动压爆推控制；步骤六，安全保护控制；其特征在于：
5.根据权利要求4所述的一种爆推涡喷航空发动机燃烧控制方法，其特征在于：所述步骤一中，选用高质量的柴油作为燃料，确保其物理和化学性质符合发动机要求，经油管（13）送入油壳底（1）内的裂解器（14），通过裂解器（14）进行预先催化裂解气化，将柴油分子长链转变为短链，形成裂解气，持续对柴油预先进行裂解气化，有利于柴油在进入燃烧室前形成良好的预混合气，同时对柴油裂解气进行搅拌，增加柴油预混合气均衡状态，降低柴油混合气着火所需能量，加快燃爆的传播速度，提高柴油燃烧效率。
6.根据权利要求4所述的一种爆推涡喷航空发动机燃烧控制方法，其特征在于：所述步骤二中，启动等离子点火器（7），确保其处于正常工作状态，等离子点火器（7）通过高电压击穿电极间隙内的混合气，形成带正电的离子和带负电的自由电子，从而使空气失去绝缘性，发生“击穿”现象，形成等离子体作为点火源，保证气缸内柴油裂解气与空气的预混到达着火界限点，将裂解气与空气按一定比例混合，形...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵育平，
申请(专利权)人：深圳翼能航空动力有限公司，
类型：发明
国别省市：
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