[发明专利]带气室的脉冲爆燃燃烧器

说明书

技术领域

此发明涉及脉冲爆燃系统，且更特别地，涉及带有至少一个气室的脉冲爆燃燃烧器(PDC)，该至少一个气室用于降低压力脉冲的峰值并延长高台和减压(blowdown)时间的持续时间。

背景技术

随着脉冲爆燃燃烧器(PDCs)和脉冲爆燃发动机(PDEs)的近期发展，已经有多种努力正在进行以在实际应用中使用PDC/Es，如用于航空发动机的燃烧器和/或作为在后涡轮级中产生附加推力/推进的手段。此外，存在将PDC/E装置用于“混合”型发动机中的努力，这些发动机使用常规燃气涡轮发动机技术和PDC/E技术两者的组合，以致力于最大化运行效率。

脉冲爆燃发动机(PDE)的其中一个关键优点是升压燃烧，其通过实现准恒定容积热力学循环导致升高的性能。挑战在于实际的PDE应用由于爆燃不稳定的特性而需要脉冲操作。因此，仅对于非常短的时期而实现升压。典型的压力迹线显示出非常高的压力尖头部(持续大约5毫秒)，随后是可持续2－3毫秒的高台，随后是到较低环境(或填充)压力的减压部。高台和减压的持续时间很大程度上是管容积和出口喷嘴面积比的函数。期望的是降低压力脉冲的“峰值”(其对上游和下游部件会是有害的)，并延长高台和减压的持续时间。

发明内容

发明人已经通过沿PDC的长度提供至少一个气室解决了降低压力脉冲的峰值并延长对于PDC的高台和减压时间的持续时间的问题。气室可以位于燃料喷射端口和点火源的上游或者下游。气室可用来替代下游出口喷嘴或与下游出口喷嘴协同使用，该下游出口喷嘴也协助延长减压时间。

在本发明的一方面，脉冲爆燃燃烧器具有壁并且沿脉冲爆燃燃烧器的长度包括至少一个气室，用于控制壁上的机械负载、在燃烧器内流动的流体的速率以及由该脉冲爆燃燃烧器产生的压力的其中一个。

如文中所用，“脉冲爆燃燃烧器”PDC(也包括PDEs)理解为意味着从该装置内的一系列重复爆燃或准爆燃产生压力升高和速率增大的任何装置或系统。“准爆燃”是一种超声紊流燃烧过程，其产生高于由爆燃波产生的压力升高和速率增大的压力升高和速率增大。PDCs(以及PDEs)的实施例包括点燃燃料/氧化剂混合物例如燃料/空气混合物的器件，以及爆燃室，其中由点火过程发起的压力波前合并以产生爆燃波。各爆燃或准爆燃或者由外部点火如火花放电或激光脉冲发起，或者由气体动力学过程如震动聚焦、自动点火或另一个爆燃(即联焰)发起。

如文中所用，“爆燃”理解为意味着爆燃或准爆燃。

如文中所用，“发动机”意味着用于产生推力和/或功率的任何装置。

如文中所用，“气室”意味着其中可以收集流体的封闭的室，其具有大于脉冲爆燃燃烧器的其余部分的横截面积。

附图说明

在考虑了在附图中示意性列出的本发明的说明性实施例后，本发明的优点、本质和各种附加特征将更完全地显现，其中：

图1显示了脉冲爆燃燃烧器(PDC)的概略性表示，且本发明的气室位于空气阀附近(即，在燃料喷射端口和点火源二者的上游)。

图2显示了脉冲爆燃燃烧器(PDC)的概略性表示，且本发明的气室位于燃料喷射端口和点火源之间(即，气室位于燃料喷射端口的下游和点火源的上游)。

图3显示了脉冲爆燃燃烧器(PDC)的概略性表示，且本发明的气室位于燃料喷射端口和点火源二者的下游。

图4显示了脉冲爆燃燃烧器(PDC)的概略性表示，且本发明的气室位于出口喷嘴附近(即，在燃料喷射端口和点火源二者的下游)。

图5显示了具有多个本发明的气室的脉冲爆燃燃烧器(PDC)的概略性表示，且一个气室位于空气阀附近(即，在燃料喷射端口和点火源二者的上游)，而另一个气室在出口喷嘴附近(即，在燃料喷射端口和点火源二者的下游)。

图6显示了没有本发明的气室的脉冲爆燃燃烧器(PDC)的典型压力迹线的曲线图。

图7显示了具有本发明的气室的脉冲爆燃燃烧器(PDC)的典型压力迹线的曲线图。

部件列表

10　脉冲爆燃燃烧器(PDC)

12　空气阀

14　出口喷嘴

16　气流

18　燃料喷射器

20　点火源

22　障碍场

24　气室

26　过渡角。

具体实施方式

通过参考附图将更详细地解释本发明，其并不以任何方式限制本发明的范围。