脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理是什么

脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)是一種利用脈沖式爆震波產(chǎn)生推力的新概念發(fā)動(dòng)機(jī)。它通常由進(jìn)氣裝置、爆震室、尾噴管、推力器、爆震起爆及頻率控制系統(tǒng)、燃料供給和噴射系統(tǒng)及控制系統(tǒng)組成。

其工作原理是這樣的：從爆震室前段噴入燃料，與從進(jìn)氣裝置進(jìn)入的空氣混合形成可爆混氣，通過(guò)靠近爆震室后端的各單個(gè)“爆震管”激發(fā)產(chǎn)生爆震波。

工作過(guò)程分為四個(gè)階段：首先是進(jìn)氣過(guò)程，進(jìn)氣閥門開啟，可燃混氣填充進(jìn)入爆震管，此階段常與掃氣過(guò)程同時(shí)進(jìn)行；接著是爆震波的形成與傳播，進(jìn)氣結(jié)束后在封閉端點(diǎn)火，采用緩燃向爆震轉(zhuǎn)捩的方式觸發(fā)爆震波；然后是膨脹與排氣過(guò)程，爆震波到達(dá)出口，燃燒產(chǎn)物壓力與環(huán)境大氣壓力不同產(chǎn)生稀疏波，同時(shí)高溫高壓燃?xì)鈴拈_口端排出；最后是掃氣過(guò)程，為防止下一循環(huán)中新鮮混氣與高溫殘留燃?xì)饨佑|自燃，會(huì)填充純空氣或惰性氣體吹除殘余燃?xì)?，?shí)際工作中常與進(jìn)氣過(guò)程同時(shí)進(jìn)行。

脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)具有諸多優(yōu)勢(shì)，比如推重比高，單位體積發(fā)動(dòng)機(jī)推力大，不需要壓氣機(jī)和渦輪，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低；循環(huán)熱效率高，燃料消耗率低，比沖高；工作范圍寬廣，推力可調(diào)；熵增低，熱力學(xué)效率高。

不過(guò)，脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)要投入實(shí)際應(yīng)用還面臨一些技術(shù)難點(diǎn)。比如爆震的起爆、控制和保持，高頻觸發(fā)與起爆是關(guān)鍵，要解決小點(diǎn)火能量下在液體燃料和空氣混合物高速流動(dòng)中產(chǎn)生頻率可調(diào)爆震波的難題；燃料與氧化劑的選擇、噴射與摻混，要選擇合適燃料并解決噴射、摻混和點(diǎn)火難題；PDE 輔助系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，多個(gè)爆震室并聯(lián)存在進(jìn)氣道設(shè)計(jì)困難等問(wèn)題；脈沖爆震間歇式燃燒方式與供油、供氣、排氣的匹配要有效；計(jì)算機(jī)仿真及熱力循環(huán)分析，缺乏可靠模擬計(jì)算方法；飛行器整體性，要解決強(qiáng)振動(dòng)環(huán)境下與飛行器及其設(shè)備的兼容性。