脉冲爆震发动机原理及关键技术

第２０期　王野牧等：飞机发动机二工位燃油总管试验器液压控制原理及关键技术的实现方法　‘７７・　

６＝（ｑｆ　一ｇｆ　ｉ　）／ｑｈ　×１００％　

式中：ｑ　为燃油总管上１２／１４个喷嘴中流量最大的　

喷嘴流量；　

ｑｆｍｒｎｉｎ为燃油总管上１２／１４个喷嘴中流量最小的　喷嘴流量。　

３试验器的液压及气动控制原理　

二工位燃油总管试验器的液压控制系统原理图如　

图１所示，可实现对压力、流量和温度的精确控制。　

１一加热器２、１５一温度传感器３一液位计４一恒温冷却系统５一灏压泵６一电机７一商糟厦滤油器８一比例溢沉网９一罾能器　１０、１２、ｌ９一压力表１１、２０、２ｌ一二位二通换向座阀ｌ３一质量流量计１４、ｌ７一压力传感器１６一溢流阀１Ｂ一二位三通换向阀　２２、２６、２＂７、２８一二位五通换向阀２３一净化排风装置２４一水平运动气缸２５一旋转气缸２争一试件２　３１１－－－试件１　３ｌ一一体化收集器　３２一分配器ａ、ｂｍ自制节流口ｃ一调速接头　

图１　液压控制系统原理图　

该液压系统的主要工作难点在于如何在较大范围　气缸返回，终止接油．，用二位五通气动换向阀２７控　

内精确的控制燃油总管入口处的压力，为此采用电液　制旋转气缸２５使一体化收集器翻转，使其倾斜　

比例溢流阀实现对压力的精确连续调节，为增加控制　１　１０　，将油液倒入下方的接油箱，油液经过滤油器　

精度和测量精度，采用压力控制和压力测量均分段进　流回到主油箱。调速接头ｃ可以调整气缸的速度，减　

行的工作方法。图１中阀块１实现压力分段测量及压　少冲击。　

力传感器的压力保护，通过换向座阀２０、２１的切　（４）报警装置：液位计３检测油箱中液面的高　

换　］，实现两种工件的测量要求；阀块２实现压力分　度，当油箱里的油液高度低于设定值时，发出报警信　

段控制及稳压控制，详见后面说明。该试验器有关的　号；温度传感器２和１５分别可检测油箱内液体的温　

其他功能简要说明如下：　度及测试件入口前的温度，当温度高于或低于设定值　

第３９卷第３期　２０１３年６月　航空发动机　Ａｅｒｏｅｎｇｉｎｅ　Ｖ０ｌＪ３９　Ｎｏ．３　Ｊｕｎ．２０１３　中国脉冲爆震发动机技术研究现状及分析　张群　，范玮　，徐华胜　（１．西北工业大学动力与能源学院，西安７１００７２；２．中航工业燃气涡轮研究院，成都６１０５００）　摘要：脉冲爆震发动机是利用脉冲式爆震波产生推力的新概念推进系统，具有热循　环效率高、结构简单、成本低和质量轻等诸多优点，因而与其相关的科学与技术问题引起　世界性关注。讨论了脉冲爆震发动机的工作模式和应用前景，简要回顾了近年来中国脉冲　爆震发动机的研究工作，包括燃料的喷射与混合、起爆、爆燃向爆震转变机理、进气道、增　推方法、性能分析与数值模拟、多管ＰＤＥ、组合循环与混合循环、结构强度／换热／噪声分　析等。总结了研究中所取得的理论、试验和数值研究成果，对未来脉冲爆震发动机的技术　路线和发展方向进行了展望。　关键词：脉冲爆震发动机；爆震；燃料喷射；推进系统　张群（１９７６），男，博士，副教授，主要　从事先进航空燃气轮机燃烧室技术及脉　Ａ　Ｒｅｖｉｅｗ　ｏｎ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｓｔａｔｕｓ　ｏｆ　Ｐｕｌｓｅ　Ｄｅｔｏｎａｔｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅ　ｉｎ　Ｃｈｉｎａ　冲爆震燃烧技术研究。　ＺＨＡＮＧ　Ｑｕｎ　，ＦＡＮ　Ｗｅｉ。，ＸＵ　Ｈｕａ—ｓｈｅｎｆ　基金项目：国家自然科学基金　（１・Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆＰｏｗｅｒ　ａｎｄ　ＥｎｅｒｇＹ，Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎ　Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ　Ｕｎｉｖｅ　ｓｉｔｙ，ｘｉ　“７１００７２，　（５１　１７６１５８）、西北工业大学基础研究基金　Ｃｈｉｎａ；２．ＡＶＩＣ　Ｃｈｉｎａ　Ｇａｓ　Ｔｕｒｂｉｎｅ　Ｅｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔ，Ｃｈｅｎｇｄｕ　６１０５００，Ｃｈｉｎａ）　（ＪＣ２００９　１　２）资助　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｐｕｌｓｅ　Ｄｅｔｏｎａｔｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅ（ＰＤＥ）ｉｓ　ｎｅｗ—ｃｏｎｃｅｐｔ　ｐｒｏｐｕｌｓｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍｓ，ｗｈｉｃｈ　收稿日期：２０１　３－０３—２５　ｕｔｉｌｉｚｅ　ｒｅｐｅｔｉｔｉｖｅ　ｄｅｔｏｎａｔｉｏｎｓ　ｔｏ　ｐｒｏｄｕｃｅ　ｔｈｒｕｓｔ　ｏｒ　ｐｏｗｅｒ．Ｄｕｅ　ｔｏ　ｉｔｓ　ｏｂｖｉｏｕｓ　ａｄｖａｎｔａｇｅｓ　ｉｎ　ｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃ　ｃｙｃｌｅ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｓｉｍｐｌｉｃｉｔｙ，ｌｏｗ　ｃｏｓｔ　ａｎｄ　ｌｏｗ　ｗｅｉｇｈｔ，ｗｏｒｌｄｗｉｄｅ　ａｔｔｅｎｔｉｏｎｓ　ｈａｖｅ　ｂｅｅｎ　ｐａｉｄ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ　ａｎｄ　ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ｉｓｓｕｅｓ　ｃｏｎｃｅｒｎｉｎｇ　ｗｉｔｈ　ＰＤＥ．Ｔｈｅ　ｗｏｒｋｉｎｇ　ｍｏｄｅｓ　ａｎｄ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｐｒｏｓｐｅｃｔｓ　ｏｆ　ＰＤＥ　ｗｅｒｅ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅ　ｓｔｕｄｙ　ｗｏｒｋｓ　ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ　ｆｕｅｌ　ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｍｉｘｉｎｇ，ｄｅｔｏｎａｔｉｏｎ　ｉｎｉｔｉａｔｉｏｎ，ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ　ｏｆ　ｄｅｆｌａｇｒａｔｉｏｎ　ｔｏ　ｄｅｔｏｎａｔｉｏｎ　ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ，ｉｎｌｅｔｓ　ｏｆ　ａｉｒｂｒｅａｔｈｉｎｇ　ＰＤＥ，ｍｅｔｈｏｄｓ　ｏｆ　ｔｈｒｕｓｔ　ａｕｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ，ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ＰＤＥ，ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｄｅｔｏｎａｔｉｏｎ　ｗａｖｅ，ｍｕｌｔｉ—ｔｕｂｅ　ＰＤＥ，ｃｏｎｃｅｐｔｓ　ｏｆ　ｃｏｍｂｉｎｅｄ—ｃｙｃｌｅ　ａｎｄ　ｈｙｂｒｉｄ—ｃｙｃｌｅ　ＰＤＥ—ｂａｓｅｄ　ｅｎｇｉｎｅｓ，ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ，ｈｅａｔ　ｔｒａｎｓｆｅｒ　ａｎｄ　ｎｏｉｓｅ　ｏｆ　ＰＤＥ　ｗｅｒｅ　ｂｒｉｅｆｌｙ　ｒｅｖｉｅｗｅｄ　ｏｎ　ＰＤＥ　ｉｎ　Ｃｈｉｎａ．Ｔｈｅ　ｆｒｕｉｔｓ　ｏｆ　ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ，ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ａｎｄ　ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　ｓｔｕｄｉｅｓ　ｏｎ　ＰＤＥ　ｗｅｒｅ　ｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｔｈｅ　ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ｗａｙ　ａｎｄ　ｔｒｅｎｄ　ｏｆ　ＰＤＥ　ｗｅｒｅ　ｐｒｏｓｐｅｃｔｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｆｕｔｕｒｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｐｕｌｓｅ　Ｄｅｔｏｎａｔｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅ（ＰＤＥ）；ｄｅｔｏｎａｔｉｏｎ；ｆｕｅｌ　ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ；ｐｒｏｐｕｌｓｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　０　引言　脉冲爆震发动机（Ｐｕｌｓｅ　Ｄｅｔｏｎａｔｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅ，ＰＤＥ）　是１种利用脉冲式爆震波产生的高温、高压燃气来产　生推力的新概念发动机，具有热循环效率高、结构简　单等优点，可用作战略飞机、无人机、导弹的动力装置，　也可用作轨道转移发动机、行星着陆发动机以及航天　器姿态控制、卫星机动的动力装置等，在未来空天推进　领域具有广阔的应用前景，近年来国内外众多研究机　构竞相开展了有关脉冲爆震发动机的研究工作。　１９９４年，西北工业大学脉冲爆震发动机课题组　在国家自然基金资助下率先开展了国内对脉冲爆震　发动机概念跟踪研究。２１世纪初，南京航空航天大　学、空军工程大学、南京理工大学、清华大学、北京大　学、国防科技大学、北京航空航天大学等十几家研究　机构也先后开展了脉冲爆震发动机相关技术研究，并　取得了一定进展。　本文对中国脉冲爆震发动机技术研究现状进行了　总体』生回顾与分析，旨在为后续相关研究工作提供参考。　１　ＰＤＥ工作模式及其应用　脉冲爆震推进系统主要分为火箭式、吸气式、组　合循环以及混合循环４种方式。　

第２０卷第９期　２００７年９月　传感技术学报　

ＣＨＩＮＥＳＥ　ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＳＥＮＳＯＲＳ　ＡＮＤ　ＡＣＴＵＡＴＯＲＳ　Ｖ０１．２０　Ｎｏ．９　Ｓｅｐ．２００７　

Ｍｕｌｔｉｐｌｅ－Ｐａｒａｍｅｔｅｒ　Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　Ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　

Ｐｕｌｓｅ　Ｄｅｔｏｎａｔｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ｌａｓｅｒ－Ｄｉａｇｎｏｓｅ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　

ＤＩＮＧ　Ｗａｎ—ｓｈａｎ¨．ＳＵＮ　Ｈｏｎｇ—ｂｉｎｇ　，　

，１．Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎａｎｊｉｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ａｅｒｏｎａｕｔｉｃｓ　ａｎｄ　Ａｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ，Ｎａｎｊｉｎｇ　２１００１６，　＼２．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　ａｎｄ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，Ｈｕａｉｙｉｎ　Ｔｅａｃｈｅｒｓ　Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｈｕａｉａｎ，Ｊｉａｎｇｓｕ　２２３００１，Ｃｈｉｎａ　Ｃｈｉｎａ．、　）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｓ　ｉｓ　ｗｅｌｌ　ｋｎｏｗｎ，ｔｈｅ　ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ　ｐｒｏｄｕｃｔｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｕｌｓｅ　ｄｅｔｏｎａｔｉｏｎ　ｅｎｇｉｎｅ（ＰＤＥ）ｈａｖｅ　ｔｈｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　

ｏｆ　ｈｉｇｈ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｈｉｇｈ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ，ｈｉｇｈ　ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ，ａｎｄ　ｆａｓｔ　ｐｕｌｓｉｎｇ　ｖｅｌｏｃｉｔｙ．Ｔｏ　ｍｏｎｉｔｏｒ　ｔｈｅ　ｃｈａｎｇｅｓ　ｏｆ　ｖａｒｉｏｕｓ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ｄｕｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｗｏｒｋｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　ａ　ＰＤＥ　ｉｎ　ａ　ｒｅａｌ　ｔｉｍｅ　ａｎｄ　ｔｏ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｔｈｅ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＰＤＥ，ａ　ｍｕｌ—　

ｔｉｐｌｅ－ｐａｒａｍｅｔｅｒ　ａｕｔｏｍａｔｉｃ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｐｕｌｓｅ　ｄｅｔｏｎａｔｉｏｎ　ｅｎｇｉｎｅ　ｈａｓ　ｂｅｅｎ　ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｌａ—　ｓｅｒ－ｄｉａｇｎｏｓｅ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｖｉｒｔｕａｌ　ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｔｈｅ　ｗｏｒｋｉｎｇ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ａｎｄ　ｄｅｓｉｇｎ　ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　

第３２巷　第３期　四川兵工学报　２０１１年３月　

【制造技术】　

脉冲爆震发动机技术的发展　

丁　伟，郑　丽，魏　东　

（海军飞行学院，辽　葫芦岛１２５００１）　

摘要：慨述了脉冲爆震发动机的Ｔ作循环过秤和性能特点，分析丫脉冲爆震发动机的研究现状和面临的技术障碍。　

Ｉ．－ｊ时指出脉冲爆震发动机具有热效率高、结构简单、推苇比高、适用池　宽等性能优点。　

关键词：脉冲爆震发动机；１　作循环过程；推　比；动力装　中图分类号：Ｖ２３５　文献标识码：Ａ　文章编号：１００６—０７０７（２０１１）（）３—００９３—０３　

脉　ｌｌｌ爆　发动机（ＰＤＥ，ｐｕｌｓｅｄ　ｄｅｔｏｎａｔｉｏｎ　ｅｎｇｉｎｅ）是一种　利ＪｔＪｆ．Ｊ墩』℃或脉冲　爆　波产生的高温、高压燃气来产生推　力的新概念发动机　。，具有循环热效率高、燃烧消耗率低、结　

构简单、　轻、推匝比高、比冲大的特点　。正足以　脉冲　震发动机的　：作和性能特点，使得把它作为新一代空大飞　

行器的动力装　具仃很大的应用范围和前景，因而｝｛益受到　

行　车　’的内度重视，并被认为足２１世纪最有前途的革命　冉儿　航天动力之一。在航空方面，其高比冲、高推重比的　特点可以川于载人飞机的动力装置，实现高速洲际航行；在　

航人力‘　，其岛比冲和结构简单、休积小的特点可以用于单　

级入轨航天１｛－机等的初始段推进装置；其低成本的特点町用　

作导弹、靶机、诱饵机和无人机的动力。　

１　脉冲爆震发动机的性能特点和工作原理　

１．１　脉冲爆震发动机的工作原理　脉冲爆震发动机通常由进气装置、爆震室、尾喷管、推力　

器、爆震起爆及频率控制系统、燃料供给和喷射系统及控制　

系统组成。从爆震室前段（封闭端）喷人燃料，与从进气装置　

进入的空混合形成可爆混气，通过靠近爆震室后端的各　个　

“爆震管”激发产生爆震波。根据爆震室的进气方式不同可　

分为：阀式和无阀式脉冲爆震发动机。阀式脉冲爆震发动机　

利用阀的机制来进气和隔离气体，使发的工作、燃料的喷射