脈沖爆震發(fā)動機的工作原理是什么

脈沖爆震發(fā)動機是一種利用脈沖式爆震波產(chǎn)生推力的新概念發(fā)動機。它通常由進氣裝置、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，與從進氣裝置進入的空氣混合形成可爆混氣，通過靠近爆震室后端的各單個“爆震管”激發(fā)產(chǎn)生爆震波。

工作過程分為四個階段：首先是進氣過程，進氣閥門開啟，可燃混氣填充進入爆震管，此階段常與掃氣過程同時進行；接著是爆震波的形成與傳播，進氣結束后在封閉端點火，采用緩燃向爆震轉捩的方式觸發(fā)爆震波；然后是膨脹與排氣過程，爆震波到達出口，燃燒產(chǎn)物壓力與環(huán)境大氣壓力不同產(chǎn)生稀疏波，同時高溫高壓燃氣從開口端排出；最后是掃氣過程，為防止下一循環(huán)中新鮮混氣與高溫殘留燃氣接觸自燃，會填充純空氣或惰性氣體吹除殘余燃氣，實際工作中常與進氣過程同時進行。

脈沖爆震發(fā)動機具有諸多優(yōu)勢，比如推重比高，單位體積發(fā)動機推力大，不需要壓氣機和渦輪，結構簡單、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；熵增低，熱力學效率高。

不過，脈沖爆震發(fā)動機要投入實際應用還面臨一些技術難點。比如爆震的起爆、控制和保持，高頻觸發(fā)與起爆是關鍵，要解決小點火能量下在液體燃料和空氣混合物高速流動中產(chǎn)生頻率可調爆震波的難題；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、摻混和點火難題；PDE 輔助系統(tǒng)的設計，多個爆震室并聯(lián)存在進氣道設計困難等問題；脈沖爆震間歇式燃燒方式與供油、供氣、排氣的匹配要有效；計算機仿真及熱力循環(huán)分析，缺乏可靠模擬計算方法；飛行器整體性，要解決強振動環(huán)境下與飛行器及其設備的兼容性。