專利名稱：一種高頻電磁閥式脈沖爆震發(fā)動機供油裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)動機技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種應(yīng)用于電磁閥式脈沖爆震發(fā)動機的供油裝置。
背景技術(shù)：
脈沖爆震發(fā)動機(Pulse detonation engine，簡稱PDE)是一種利用脈沖爆震波產(chǎn)生推力的新概念發(fā)動機。爆震波本質(zhì)上是超聲速激波和與其緊密耦合的薄火焰反應(yīng)區(qū)組成。因而，它毋需采用壓氣機等旋轉(zhuǎn)部件，便能達(dá)到30左右的壓比。由于爆震波的傳播速度可達(dá)馬赫數(shù)4，其后的燃燒速度極快，燃燒效率可達(dá)49%，所以它的單位燃料燃燒效率也很低，正是基于這些源自工作原理的本質(zhì)特性，它具有結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低，重量輕，推重比大(大于20)，比沖大(大于2100)，工作范圍寬，推力可調(diào)等諸多優(yōu)點。因此作為新一代航空航天推進(jìn)系統(tǒng)，脈沖爆震發(fā)動機具有重大研究價值。由于工程需要，PDE需要使用液體燃料，作為整個爆震順利進(jìn)行的預(yù)準(zhǔn)備系統(tǒng)，供油系統(tǒng)須提供穩(wěn)定的油壓和燃油流量，以達(dá)到合適的油氣填充比和合理的霧化效果。供油壓力要求趨于穩(wěn)定，壓力波動要在一定的范圍內(nèi)，同時燃料填充時間是爆震頻率的主要影響因素，而爆震頻率是關(guān)系到推力的重要性能參數(shù)之一，對爆震的成功起爆具有相當(dāng)重要的作用。目前，國內(nèi)外公開文獻(xiàn)中對PDE供油系統(tǒng)的研究匱乏，文獻(xiàn)1 :Frank K Lu，D. S. Jensen. Potential Viability of a Fast-Acting Micro-Solenoid Valve for Pulsed Detonation Fuel Injection [R] · AIAA-2003-0888.美國德州大學(xué) Frank K. Lu 在不供油情況下對適用于PDE的高頻電磁閥進(jìn)行IOHz到150Hz不同頻率的響應(yīng)時間研究，但是沒有測試供油過程中電磁閥的高頻響應(yīng)特性，該研究結(jié)論不具備實際應(yīng)用依據(jù)。文獻(xiàn)2 專利申請CN100549399C.專利中提出高壓氮氣直接擠壓液體燃料，進(jìn)行供給。其缺點在于一方面，氣體直接擠壓燃油容易使得燃油中混入氮氣，使得管道中產(chǎn)生高壓氣穴；另一方面，普通減壓閥控制高壓氮氣，無法保證供油壓力維持穩(wěn)定壓力；再者， 電磁閥動作時，油路無法吸收壓力脈動和削弱壓力沖擊。綜上所述，目前國內(nèi)外主要采用單一高壓油泵供油或是擠壓供油方式，系統(tǒng)過于簡單，不能很好地完成快速穩(wěn)定供油。這種組合式的脈沖爆震發(fā)動機供油系統(tǒng)可以有效吸收壓力脈動、削弱壓力沖擊，在油壓穩(wěn)定和霧化效果上具有很大優(yōu)勢，現(xiàn)有公開資料中并沒有研究人員對從油壓穩(wěn)定和油壓響應(yīng)等特性角度去研究設(shè)計脈沖爆震發(fā)動機供油系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有電磁閥式脈沖爆震發(fā)動機液體燃料供給時所存在壓力穩(wěn)定困難和壓力響應(yīng)延遲等問題，提供一種電磁閥式脈沖爆震發(fā)動機供油裝置，油路穩(wěn)定供壓，使燃油按照工作頻率需求間隙性供油，同時能為離心式航空噴嘴提供穩(wěn)定的進(jìn)口壓力， 以使燃油霧化到非常細(xì)小的液滴(SMD<10 μ m)，使發(fā)動機能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定、持續(xù)爆震。實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為一種高頻電磁閥式脈沖爆震發(fā)動機供油裝置，包括油箱、低精度濾油器、高壓燃油泵、壓力表及壓力表開關(guān)、溢流閥、高精度濾油器、第一手動閥和第二手動閥、高頻電磁閥、渦輪流量計、壓カ變送器、離心式航空噴嘴和卸荷閥， 其特征在于還包括氮氣擠壓支路；油箱通過管路依次連接低精度濾油器、高壓燃油泵、壓力表及壓カ表開關(guān)、高精度濾油器、第一手動閥和第二手動閥、高頻電磁閥、渦輪流量計、壓力變送器和離心式航空噴嘴，形成開環(huán)油路；所述氮氣擠壓支路包括依次連接的高壓氮氣罐、止回閥、高精度定值減壓閥和皮囊式蓄能器。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點
(1)高壓氮氣與燃油通過蓄能器中皮囊隔離，不會因為氮氣混入燃油使得管道產(chǎn)生高壓氣穴；
(2)由于電磁閥采用二位三通方式，卸荷閥調(diào)定為預(yù)定油壓，使得噴油油路和卸荷回油路具有相同壓力，吸收壓カ脈動；
(3)皮囊式蓄能器中皮囊可以有效削弱高頻電磁閥換向時所產(chǎn)生的壓カ沖擊，為離心式航空噴嘴提供穩(wěn)定的壓力，最終完成精細(xì)霧化，保證發(fā)動機工作需求。


圖1 本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。圖2:電磁閥底座剖面圖。圖3 電磁閥底座剖面圖的左視圖。
具體實施例方式
現(xiàn)結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)一歩描述。如圖1所示，本專利公開ー種高頻電磁閥式脈沖爆震發(fā)動機供油裝置，油路上依次連接的包括油箱1、低精度濾油器加、高壓燃油泵3、壓カ表及壓カ表開關(guān)4、溢流、高精度濾油器2b、第一手動閥6a和第二手動閥6b、高頻電磁閥7、渦輪流量計8、壓カ變送器 9、離心式航空噴嘴10和卸荷閥恥。另，氮氣擠壓支路包括依次連接的高壓氮氣罐11、止回閥12、高精度定值減壓閥 13和皮囊式蓄能器14，高精度定值減壓閥13為皮囊式蓄能器14提供穩(wěn)定的氮氣壓力，為油路供壓，皮囊式蓄能器14是內(nèi)置錐型單向閥的蓄能器，機械式非電控，防止氮氣外溢，維
持壓差。如圖1所示，試驗進(jìn)行前，將第一手動閥6a開啟，第二手動閥6b閉合，壓カ表開關(guān) 4在高壓燃油泵3工作前關(guān)閉。溢流閥fe根據(jù)燃油泵3的壓カ調(diào)到某個溢流壓力，防止エ 作中油路堵塞造成油壓驟增，損壞其他系統(tǒng)元件。當(dāng)一切準(zhǔn)備就緒，開啟電機，高壓燃油泵3開始供油。泵的排量一定，燃油體積根據(jù)試驗需求，工作一定時間，關(guān)閉電機，關(guān)閉第一手動閥6a。開啟止回閥12，高壓氮氣瓶11 通過高精度定值減壓閥13向皮囊式蓄能器14供給高壓力氮氣，蓄能器中燃油保持某額定壓力。PDE供油系統(tǒng)向燃燒室供油吋，開啟第二手動閥6b，控制系統(tǒng)向高頻電磁閥7輸入預(yù)定頻率的(T5V方波控制信號。當(dāng)控制系統(tǒng)發(fā)出高電平(5V)的電壓信號時，電磁閥開啟，為離心式航空噴嘴10提供穩(wěn)定油壓，以實現(xiàn)成功霧化；當(dāng)控制系統(tǒng)停止發(fā)出高電平的電壓信號吋，電磁閥芯移動到另一位置，使燃油回到油箱。供油過程中，高壓氮氣瓶11通過高精度定值減壓閥13向蓄能器14持續(xù)通入預(yù)定壓カ的氮氣，補充供油過程中蓄能器膨脹所造成的氮氣壓カ損失，始終保持氣囊工作在預(yù)定壓力，穩(wěn)定油壓。渦輪流量計8和壓カ變送器9分別測量供油壓カ與燃油流量，其中回油路的卸荷閥恥是防止高壓回油沖擊油箱1。卸荷閥調(diào)定為預(yù)定油壓，使得噴油油路和卸荷油路具有相同壓力，減少壓力脈動， 同時皮囊式蓄能器14中皮囊可以有效吸收高頻電磁閥7換向時所產(chǎn)生的壓カ沖擊，實現(xiàn)燃油的間歇性供給，為離心式航空噴嘴10提供穩(wěn)定的壓力，最終完成精細(xì)霧化，保證發(fā)動機工作需求。常見電磁閥大多屬于二位四通，針對選用電磁閥需要，對其進(jìn)出油通道進(jìn)行重新改造，需要加入如圖2所示底座，接ロ A為回油ロ，接ロ B為高壓進(jìn)油ロ，接ロ C為高壓出油 ロ，以實現(xiàn)整個供油過程。
權(quán)利要求
1.一種高頻電磁閥式脈沖爆震發(fā)動機供油裝置，包括油箱(1)、低精度濾油器(2a)、高壓燃油泵(3)、壓力表及壓力表開關(guān)(4)、溢流閥(5a)、高精度濾油器(2b)、第一手動閥(6a) 和第二手動閥(6b)、高頻電磁閥(7)、渦輪流量計(8)、壓力變送器(9)、離心式航空噴嘴 (10)和卸荷閥(5b)，其特征在于還包括氮氣擠壓支路；油箱(1)通過管路依次連接低精度濾油器(2a)、高壓燃油泵(3)、壓力表及壓力表開關(guān)(4)、高精度濾油器(2b)、手動閥(6a)和 (6b)、高頻電磁閥(7)、渦輪流量計(8)、壓力變送器(9)和離心式航空噴嘴(10)，形成開環(huán)油路；所述氮氣擠壓支路包括依次連接的高壓氮氣罐(11)、止回閥(12)、高精度定值減壓閥(13)和皮囊式蓄能器(14)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高頻電磁閥式脈沖爆震發(fā)動機供油裝置，其特征在于 所述的皮囊式蓄能器(14)采用了耐燃油腐蝕的皮囊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高頻電磁閥式脈沖爆震發(fā)動機供油裝置，其特征在于 所述的高壓燃油泵(7)采用采用陶瓷柱塞泵，保證高壓供油同時具有防爆作用。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高頻電磁閥式脈沖爆震發(fā)動機供油裝置，其特征在于 所述的高頻電磁閥(7)采用二位三通式，另一個之路通過卸荷閥(5b)回到油箱，緩解高頻電磁閥(7)上游的油路的壓力沖擊與壓力脈沖；其中，所述的高頻電磁閥(7)安裝的底座有三個接口，分別為回油口、高壓進(jìn)油口和高壓出油口，以實現(xiàn)整個供油過程。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高頻電磁閥式脈沖爆震發(fā)動機供油裝置，其特征在于 所述的皮囊式蓄能器(14)是內(nèi)置錐型單向閥的蓄能器，機械式非電控。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高頻電磁閥式脈沖爆震發(fā)動機供油裝置，其特征在于 所述的供油系統(tǒng)組合燃油泵供壓和擠壓氣囊供壓兩種方式，具有燃油泵快速供油和擠壓氣囊穩(wěn)定油壓的特點，為發(fā)動機能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定、持續(xù)爆震提供保障。
全文摘要
本發(fā)明公開一種高頻電磁閥式脈沖爆震發(fā)動機供油裝置，油路上依次連接油箱、低精度濾油器、高壓燃油泵、壓力表及壓力表開關(guān)、溢流閥、高精度濾油器、第一手動閥和第二手動閥、高頻電磁閥、渦輪流量計、壓力變送器、離心式航空噴嘴和卸荷閥，氮氣擠壓支路安裝在兩個手動閥之間；氮氣擠壓支路包括高壓氮氣罐、止回閥、高精度定值減壓閥和皮囊式蓄能器。采用本發(fā)明可以成功實現(xiàn)燃油間隙性供給，且該裝置除采用電磁閥式供油，還運用蓄能器的結(jié)構(gòu)特性，構(gòu)成氣囊擠壓供油，避免自行設(shè)計高壓壓力容器，從而減少成本，保障安全，并且保證了燃油通過離心式航空噴嘴時所需的穩(wěn)定油壓，實現(xiàn)了很好的霧化，并且使發(fā)動機能夠?qū)崿F(xiàn)基于液態(tài)燃料的穩(wěn)定、高頻爆震。
文檔編號F02K9/46GK102562362SQ20111036787
公開日2012年7月11日 申請日期2011年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月18日
發(fā)明者刁吉陽, 曾嫚青, 武曉松, 王棟, 裴晨曦, 陳潔, 馬虎 申請人:南京理工大學(xué)