未來(lái)脈沖震爆發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)是什么?
未來(lái)脈沖震爆發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)十分良好。
純脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)主要用于軍用一次性或高性能飛行裝置,像無(wú)人機(jī)、靶機(jī)等。
混合式脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)能應(yīng)用于超聲速飛行器,而組合式的可用于空間飛行和其他高超聲速飛行器。
脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)有眾多優(yōu)點(diǎn)。它熱循環(huán)效率高,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,質(zhì)量輕,推重比高,適用范圍廣。
其工作原理是利用脈沖式爆震波產(chǎn)生高溫、高壓燃?xì)鈦?lái)產(chǎn)生推力。在燃燒室內(nèi),爆震燃燒產(chǎn)生的爆震波能快速壓縮氣體產(chǎn)生動(dòng)力,壓力可達(dá) 100 個(gè)大氣壓,溫度可達(dá) 2000℃,熱循環(huán)效率高達(dá) 49%。
脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)的工作循環(huán)包括進(jìn)氣、噴油、點(diǎn)火、燃燒及排氣等階段。其循環(huán)速度快,每秒可達(dá)幾十次甚至上千次。
不過(guò),脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)要實(shí)際應(yīng)用還面臨一些技術(shù)難題。比如爆震的起爆、控制和保持,高頻觸發(fā)與起爆困難,需要解決起爆能量、爆震從受限到非受限環(huán)境過(guò)渡等問(wèn)題。燃料與氧化劑的選擇、噴射與摻混也是關(guān)鍵,要研究噴射速度與起爆頻率的匹配等。還有 PDE 輔助系統(tǒng)的設(shè)計(jì),進(jìn)氣道設(shè)計(jì)困難,多個(gè)爆震室并聯(lián)存在問(wèn)題。脈沖爆震間歇式燃燒方式與供油、供氣、排氣的匹配也很重要,直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)性能。計(jì)算機(jī)仿真及熱力循環(huán)分析缺乏可靠方法,飛行器整體性方面,要解決強(qiáng)振動(dòng)環(huán)境下與其他設(shè)備的兼容性。
盡管面臨挑戰(zhàn),但從已有的試驗(yàn)成果看,脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)前景廣闊。像俄羅斯已率先成功完成新一代采用生態(tài)環(huán)保液體燃料的脈沖震爆航天發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試。我國(guó)也在潛心研發(fā),努力追趕。