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脉冲爆震发动机(PDE)将是21世纪革命性航空航天动力。它基于爆震燃烧的新概念,具有结构简单、尺寸小、适用范围广、成本低等优点,推重比可达20,是导弹、飞机、以及太空飞行器的理想推进装置。
与传统的航空推进系统相比,PDE具有结构简单(无涡轮等旋转部件)、尺寸小(不大于2米)、适用范围广、成本低和可在零速度下使用等优点。PDE的推重比可达20,M数范围0~10(吸气式PDE为0~3或5),飞行高度范围0~50千米,推力范围0.005~490千牛,耗油率小于1.02千克/10牛·小时。
此外,PDE可采用现有材料和现有工艺生产。PDE的成本比超音速涡轮发动机的低75%。更可贵的是PDE是目前惟一一种能以双模式工作的发动机,它可以吸气式和火箭式两种模式工作。例如在M0~3和更高的范围内以吸气式模式工作,然后以脉冲爆震火箭模式工作。从目前的发展看,PDE将首先在下一代超音速巡航导弹上获得应用。
尽管PDE有着众多优点,但PDE目前还有以下技术问题需要解决:(1)爆震的起爆、控制和保持。快速并可靠地起爆是使PDE获得实用的最重要问题之一,因为高的工作频率和反复的点火次数是PDE正常工作的基本要求。利用爆燃向爆震转变(DDT)过程是近期PDE研究的最佳方案。过去人们对起爆和爆燃向爆震转变的研究多是在静止气体中进行的,并且大部分研究采用很长的激波管,与实际PDE长度不超过2米的条件不符。由于这些数据是在浓度均匀、无温度梯度的混合物中单次爆震的结果,与多次爆震的情况几乎完全不同。另外,实际PDE的工作频率很高,混气流速很快,低频下的结果很难作为高频下的设计依据。因此,要发展PDE,还必须进行大量试验,解决起爆难题。包括起爆能量、DDT方法、DDT的强化、爆震从受限环境向非受限环境的过渡等。
(2)液体燃料与氧化剂的雾化、喷射、掺混。对于燃用液体燃料的PDE来说,燃料的喷射、掺混和点火相当困难。具有快速反应、高质量流率和有高度可控性的喷射系统对满足PDE的高频运行十分重要。喷射系统必须满足成本、重量、体积和功率等方面的要求。因此,应研究与气体和液体燃料喷射、掺混有关的物理、化学和热力特性。
我们通过长期研究,取得了重大突破,发明了独特的反向进气阀和多极谐振超高能点火器,将使得燃料和氧化剂(空气)的混合和启爆得到妥善解决。

脉冲爆震燃烧透平引擎
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