简述脉冲爆震发动机的典型结构

机器人

吸气式脉冲爆震发动机的典型结构。它由以下部件组成：进气道、燃料及氧化剂供给系统、空气总管、混合段、起爆器、爆震室、尾喷管等。由进气道输送的来流通过空气总管分配，来自燃料供给系统的燃料通过燃料管道进入混合段与空气混合，由此得到的燃料与空气混合物进入爆震室，经点火起爆产生爆震波，燃烧产物通过喷管排出产生推力。     所有吸气式发动机都需要进气道将来流空气压缩，降低速度，提高压力，脉冲爆震发动机也是这样。对于常规吸气式发动机进气道的设计．要求能够以高的总压恢复系数、最低的外部阻力向燃烧室提供稳定的气流。对于脉冲爆震发动机，因为爆震室非定常工作所产生的很强的压力波，在设计进气道时需要特别的考虑。为此提出了几种方法：     (1)在进气道与爆震室之间设置体积足够大的空气总管，即气体缓冲室以阻尼压力脉动，这种方法对体积受限的推进系统不实用。     (2)通过进气道与爆震室之间精心设计的空气总管，在循环过程中排去多余的空气。     (3)更实际的方法是采用由多个爆震管组成的燃烧室，各个爆震管顺序工作，以保证空气连续进入燃烧室，从而使传人进气道的压力波显著减少到进气道稳定工作可以接受的范围以内。     进气道与爆震室之间的界面用来在起爆、爆震波传播、排气过程中把爆震室流场与进气道流场隔离开来，在填充过程中，能把隔离气体和反应物及时输送给爆震室。通常在爆震室前面设置机械阀来完成这一任务。为了实现这一目的还可采用某种形式的气动阀。     燃料供给系统通过燃料分配总管将燃料供给混合段。在某些情况下需要把氧化剂供给系统与氧化剂总管分开，以减少起爆所需时间和距离。混合段用来提供燃料与空气或燃料与氧化剂的有效混合。     起爆器用于在爆震室中起爆爆震波。爆震波的起爆通常有两种方法：一是直接起爆，需要巨大的点火能量，对于间歇式工作的爆震波不实用；二是间接起爆，可以采用较低的点火能量，通过由缓燃向爆震转变的过程实现起爆。对于空气与碳氢燃料混合物，通常需要较长的转变距离。为此，常采用某种形式的强化爆震装置缩短起爆距离。另一种间接起爆的方法是两步起爆，首先用易于起爆的燃料与氧化剂在小管，即所谓的前置起爆器内起爆，然后爆震波传人含有空气和燃料混合物的主爆震室进行起爆。     爆震室是脉冲爆震发动机的核心部件，它用来实现整个爆震循环过程。由于它的壁面周期性地处于高温、高压燃烧产物和低温、低压反应物之中，因此爆震室的材料选择和壁面冷却是爆震室设计需要考虑的两个主要问题。另外爆震室几何尺寸的确定应考虑推力和频率等要求。     喷管在决定脉冲爆震发动机性能方面起着重要的作用。对于常规的以定常方式工作的发动机来说，喷管的优化是通过将排气压力与环境压力匹配实现的。但这种方法不适用于脉冲爆震发动机。因为它的排气是非定常的，出口压力也是不断变化的。由于爆震过程产生的强激波使情况变得更加复杂。