中国脉冲爆震发动机技术研究发展现状

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脉冲爆震涡轮发动机研究进展_郑龙席

（）西北工业大学动力与能源学院，西安７０７２１０
主要结构形式以及基本特点．详细介绍了国内外研究摘要：介绍了脉冲爆震涡轮发动机的基本概念、状况及课题组的最新研究进展，对脉冲爆震涡轮发动机需要突破的关键技术、主要研究内容以及发展途径进行了探讨．研究表明：相比于传统的涡轮喷气发动机，脉冲爆震涡轮发动机的耗油率能降低５％～１在相５％；同的燃烧室入口条件下，与等压燃烧驱动涡轮相比，用脉冲爆震燃烧驱动涡轮时的涡轮的单位输出功率要高；实现了由脉冲爆震燃烧室驱动涡轮，涡轮带动压气机给脉冲爆震燃烧室供气的自吸气模式，表明用脉冲爆震燃烧室代替传统等压燃烧室是完全可行的．关键词：脉冲爆震波；脉冲爆震燃烧室；涡轮；涡轮发动机；脉冲爆震涡轮发动机中图分类号：Ｖ２３５文献标志码：Ａ
（，ＳｃｈｏｏｌｏｆＰｏｗｅｒａｎｄＥｎｅｒｇｙ，Ｘ）ＮｏｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎＰｏｌｔｅｃｈｎｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｉａｎ７１００７２，Ｃｈｉｎａｙｙ：Ｂ，ｍｒｉｍａｒｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｗｅｒｅｒｅｖｉｅｗｅｄｏｆＡｂｓｔｒａｃｔａｓｉｃｃｏｎｃｅｔａｉｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓａｎｄｐｙｐｕｌｓｅｄｅｔｏｎａｔｉｏｎｔｕｒｂｉｎｅｅｎｉｎｅ．Ａｄｅｔａｉｌｔｒｅｎｄａｔｈｏｍｅａｎｄａｂｒｏａｄｏｆｉｔｓｄｅｖｅｌｏｍｅｎｔｗａｓｐｇｐ；；ｔｒｅｓｅｎｔｅｄｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｏｕｒｒｅｃｅｎｔｅｘｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｅａｒｃｈｅｓｗｅｒｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｄｈｅｋｅｐｐｙｕｌｓｅｄｅｔｏｎａｔｉｏｎｔｕｒｂｉｎｅｅｎｉｎｅｗｅｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｐｅｒｆｏｒｍｔｅｃｈｎｏｌｏａｎｄｒｅｓｅａｒｃｈａｒｅａｓｏｆ－ｐｇｇｙａｎｃｕｌｓｅｄｅｔｏｎａｔｉｏｎｔｕｒｂｉｎｅｅｎｉｎｅｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｓｅｃｉｆｉｃｆｕｅｌｃｏｎｓｕｍｔｉｏｎｏｆｐｇｐｐｅｔｅｎｉｎｅ．ｃｏｕｌｄｈａｖｅａｒｅｄｕｃｔｉｏｎａｂｏｕｔ５％ｔｏ１５％ｃｏｍａｒｅｄｗｉｔｈｔｈａｔｏｆｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｔｕｒｂｉｎｅｊｇｐｏｗｅｒｏｆｔｈｅｔｕｒｂｉｎｅｄｒｉｖｅｎｂｕｌｓｅｄｅｔｏｎａｔｉｏｎｃｏｍｂｕｓｔｏｒｉｓｈｉｈｅｒｔｈａｎｔｈａｔＴｈｅｓｅｃｉｆｉｃｐｙｐｇｐｄｒｉｖｅｎｂｃｏｎｓｔａｎｔｒｅｓｓｕｒｅｃｏｍｂｕｓｔｏｒｕｎｄｅｒｔｈｅｓａｍｅｉｎｌｅｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｃｏｍｂｕｓｔｏｒｓ．Ａｙｐａｓｉｒｓｅｌｆａｔｅｄｍｏｄｅｌｗａｓｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌａｃｈｉｅｖｅｄｂｄｒｉｖｉｎｔｈｅｔｕｒｂｉｎｅｗｉｔｈｕｌｓｅｄｅｔｏｎａｔｉｏｎ－ｐｙｙｇｐｃｏｍｂｕｓｔｏｒｗｈｏｓｅｏｘｉｄａｎｔｗａｓｓｕｌｉｅｄｂｔｈｅｔｕｒｂｉｎｅｄｒｉｖｅｎｃｏｍｒｅｓｓｏｒ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｖｅｒｉｆｐｐｙｐｙｔｈｅｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｏｆｓｕｂｓｔｉｔｕｔｉｎｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｃｏｎｓｔａｎｔｒｅｓｓｕｒｅｃｏｍｂｕｓｔｏｒｗｉｔｈｕｌｓｅｄｅｔｏｎａ－ｙｇｐｐｔｉｏｎｃｏｍｂｕｓｔｏｒ．：ｐ；ｐ；；Ｋｅｗｏｒｄｓｕｌｓｅｄｅｔｏｎａｔｉｏｎｗａｖｅｕｌｓｅｄｅｔｏｎａｔｉｏｎｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｔｕｒｂｉｎｅｙ；ｐｔｕｒｂｉｎｅｅｎｉｎｅｕｌｓｅｄｅｔｏｎａｔｉｏｎｔｕｒｂｉｎｅｅｎｉｎｅｇｇ，ｕｌｓｅｄｅｔｏｎａｔｉｏｎｅｎｉｎｅ脉冲爆震发动机（ｐｇ是利用周期性的爆震波产生的高温高压燃ＰＤＥ）气来产生推力的新概念发动机．这种发动机因为

脉冲爆震发动机综述.

脉冲爆震发动机综述引言脉冲爆震发动机(Pulse Detonation Engine简称PDE)是利用脉冲爆震波产生的高温高压燃气来产生推力的一种新概念发动机，是一种非定常推进系统。

它具有结构简单，热效率高等诸多优点。

燃料以剧烈的爆震方式燃烧，爆震波以超音速传播，可以产生极高的温度和压力。

必须指出：PDE的概念与众所周知的脉动发动机，如二战时使用的德国V-1“嗡嗡炸弹”不同，脉动发动机是非定常发动机，但它使用了缓燃模式。

脉冲爆震发动机有着广泛的应用前景，在航空方面，其高比冲的特点可以用于载人飞机的动力装置，实现高速洲际航行。

在航天方面，其高比冲和体积小的特点可以用于单级入轨航天飞机的初始段推进装置。

其低成本的特点可以用于军事上的靶机、引诱飞机、假目标和靶弹的动力装置以及高速导弹突防辅助动力。

近年来也有人研究其在民用领域的应用，如用来发电等，一旦技术成熟，必将对航空航天产生革命性的影响。

在最近的十年内，脉冲爆震发动机日益得到各国的广泛关注，国内最早开始此方面研究的是西北工业大学。

尽管脉冲爆震发动机具有诸多优点和很大的发展潜力，也进行了不少研究，然而由于诸多技术难题，尚未得到正式生产。

1 工作循环过程及潜在优点1．1工作循环过程脉冲爆震发动机的循环过程可以分为以下几个阶段：①燃料\氧化剂填充爆震室。

②点火起爆。

③爆震波向敞口端传播。

④爆震波到达出口，膨胀波反射进来，爆震产物从爆震室排出。

⑤恢复初始状态。

以上几个过程循环进行，当爆震达到一定频率后就可以为飞行器提供近似连续的推进动力。

具体过程解释如下：循环从填充压力P1的反应物开始，然后关闭阀门，用位于封闭端附近的点火源直接起爆或通过缓燃向爆震转变(Deflagration to Detonation Transition，简称DDT)起爆。

爆震波以2000m/s左右的爆震波速向开口断传去。

在爆震波后是从封闭端发出的Taylor膨胀波扇，以满足封闭端速度为零的条件。

脉冲爆震发动机性能分析研究

脉冲爆震发动机性能分析研究脉冲爆震发动机工作过程所特有的非定常性质，使有关其性能的理论分析变得非常困难。

但是，在对脉冲爆震发动机的讨论过程中又特别需要简洁的分析模型，用来对脉冲爆震发动机的性能进行快速、牢靠的预估和参数讨论。

依据如何得到冲量的方法，将其分为两类。

第一类方法采纳非定常气体动力学，打算作用在推力壁上的瞬时压力，并进行积分，从而计算冲量（Nicholls等，1957年；Wintenberger等，2023年）；其次类方法，不考虑非定常波的过程，依据作用在出口平面的流体性质计算冲量和比冲（Talley和Coy，2023年；Heiser和Pratt，2023年；Wu等，2023年）。

1957年Nicholls等进展论用于直管PDE的最简洁的性能分析模型。

在开口端反射的第一个膨胀波到达头部前，头部的压力是平台分布。

随着更多的膨胀波到达头部，压力渐渐下降。

由于在模型中没有考虑膨胀过程对推力的贡献，因此计算的冲量偏低。

2023年Wintenberger等人提出单脉冲爆震的半分析模型。

同时考虑了推力壁等压部分和膨胀过程对推力的贡献，推力壁等压部分由爆震波后自相像解的气体动力学原理计算，通过因次分析和试验校正得到膨胀过程对推力的贡献。

最近，他们又把该模型推广到有填充过程的多次脉冲爆震。

但是，他们的模型只能用于直管爆震室，不能用于有喷管的状况。

2023年Talley和Coy提出等容极限模型。

模型由等容燃烧过程、等容排气过程和等压填充过程组成。

假设特征波传递时间比排气时间短得多。

在排气过程中，假设燃烧室中的气体随时间变化，在空间匀称分布。

排气通过极短的喷管，是准定常流。

当燃烧室压力达到填充压力时，填充过程开头，填充过程按等压过程处理。

2023年Heiser和Pratt将经典热力学分析应用于抱负脉冲爆震发动机热力循环。

爆震波将反应物转变为具有C-J性质的燃烧产物，然后假设产物等熵膨胀到大气压。

他们认为没有一个简洁的装置能完成非定常等熵膨胀过程，但是，该模型能猜测供应脉冲爆震发动机性能上限。

中国脉冲爆震发动机技术研究现状及分析

张群（１９７６），男，博士，副教授，主要从事先进航空燃气轮机燃烧室技术及脉ＡＲｅｖｉｅｗｏｎＲｅｓｅａｒｃｈＳｔａｔｕｓｏｆＰｕｌｓｅＤｅｔｏｎａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｉｎＣｈｉｎａ冲爆震燃烧技术研究。ＺＨＡＮＧＱｕｎ，ＦＡＮＷｅｉ。，ＸＵＨｕａ — ｓｈｅｎｆ
收稿日期：２０１３－０３ — ２５
ｕｔｉｌｉｚｅｒｅｐｅｔｉｔｉｖｅｄｅｔｏｎａｔｉｏｎｓｔｏｐｒｏｄｕｃｅｔｈｒｕｓｔｏｒｐｏｗｅｒ．Ｄｕｅｔｏｉｔｓｏｂｖｉｏｕｓａｄｖａｎｔａｇｅｓｉｎ
摘要：脉冲爆震发动机是利用脉冲式爆震波产生推力的新概念推进系统，具有热循
环效率高、结构简单、成本低和质量轻等诸多优点，因而与其相关的科学与技术问题引起世界性关注。讨论了脉冲爆震发动机的工作模式和应用前景，简要回顾了近年来中国脉冲爆震发动机的研究工作，包括燃料的喷射与混合、起爆、爆燃向爆震转变机理、进气道、增
ａｔｔｅｎｔｉｏｎｓｈａｖｅｂｅｅｎｐａｉｄｔｏｔｈｅｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃａｎｄｔｅｃｈｎｉｃａｌｉｓｓｕｅｓｃｏｎｃｅｒｎｉｎｇｗｉｔｈＰＤＥ．Ｔｈｅｗｏｒｋｉｎｇｍｏｄｅｓａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｓｐｅｃｔｓｏｆ

2015年脉冲爆震发动机行业分析报告

2015年脉冲爆震发动机行业分析报告2015年9月目录一、脉冲爆震发动机发展概况 (5)1、发动机爆震“变废为宝” (5)2、脉冲爆震发动机技术演进史 (6)二、脉冲爆震发动机技术透析 (9)1、结构设计与工作循环 (9)2、爆震燃烧作为一种全新的推进系统，下游应用广泛 (10)3、脉冲爆震发动机优势在于高效、稳定、环境友好 (11)4、脉冲爆震发动机是21世纪最有前途的革命性航空航天动力之一 (14)三、他山之玉：国外脉冲爆震发动机 (15)1、美国：世界霸主 (15)2、俄罗斯：不甘落后 (17)3、法国：航宇公司领头羊 (19)4、日本：情有独钟 (19)四、未来发展趋势 (20)1、技术瓶颈 (20)2、中国：历史性机遇 (21)3、发展远景展望 (21)Google正大举进入机器人、无人机等各类智能硬件产品；软银、阿里、富士康不久前合资并启动情感机器人Pepper量产计划。

这些国际巨头的战略布局，让人们意识到一个新制造、新硬件时代正悄然来临。

对于未来，我们的思考是中国是否做好了进入“新硬件时代”的准备？中国高端装备和智能硬件的下一个需求爆发点在哪里？“未来机器”系列报告希望用前瞻性研究视角为您提供以上问题的启发。

第二篇，我们聚焦脉冲爆震发动机。

脉冲爆震发动机（PDE，Pulse Detonation Engine）是一种利用间歇式或脉冲式爆震波产生的高温高压燃气来产生推力的动力装置。

近年来，脉冲爆震发动机受到追捧的原因是能将发动机爆震这一令人不安的状态“变废为宝”：利用混合气体进入燃烧室后，活塞在压缩行程时便将其压缩，火花塞将高压混合气点燃，将其燃烧所产生的压力转换成发动机运转的动力。

作为基于爆震燃烧的新概念发动机，脉冲爆震发动机主要包括吸气式脉冲爆震发动机和脉冲爆震火箭发动机（PDRE）两类。

其基本工作循环包括四个部分：1）可爆混合物进入爆震燃烧室充分混合；2）在燃烧室的开口或闭口端加载激发爆震波；3）爆震波在燃烧室内传播并从开口端排除；4）燃烧产物经排气过程排出燃烧室。

脉冲爆震发动机技术的发展

冲爆震发动机的工作循环为等容循环，此，环热效率高，因循
阀式脉冲爆震发动机的作循环过程主要包括：充填隔 ① 离气体，Ｈ时扫除上循环的燃气；充填可爆燃气；点火 ② ③
４的燃气。同时，）由于爆震波传播的高速特点，燃烧过程其可看作是等容燃烧过程，闪此热效率高。据此，冲爆震发脉
动机具有如下性能特点：
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脉ｌｌｌ爆发动机（Ｄｐｌｄｄｔａｏｎｉｅ是一种ＰＥ，ｕｓｅｎｔｎｅｇ）ｅｏｉｎ
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现象，以超声速传播的爆震波，～般喷气发动机中使用的与以亚声速传播的爆燃波不同，它能产生高温（于高２００℃ ）高压（于１０、大０～１０ａｍ）高速燃烧与释热（＞０ｔ、Ｍ
第３２巷第３期

脉冲爆震发动机现状及发展趋势

脉冲爆震发动机现状及发展趋势脉动喷气发动机是喷气发动机的一种，也称脉冲喷气发动机，可用于靶机，导弹或航空模型上。

脉动喷气发动机发明于法国但没有找到用途，纳粹德国在第二次世界大战的后期，曾用它来推动V-1导弹，轰炸过伦敦。

这种发动机的结构如图所示，它的前部装有单向活门，之后是含有燃油喷嘴和火花塞的燃烧室，最后是专门设计的长长的尾喷管。

现在，用于喷气式（汽车）赛车的发动机。

脉动喷气发动机工作时，第一把压缩空气打入单向活门，或使发动机在空中运动，这时便有气流进入燃烧室，然后油嘴喷油，火花塞点火燃烧。

这时长尾喷管在燃气喷出后，由于燃气流的惯性作用，尽管燃烧室内的压强同别处大气的压强相等，仍会连续向外喷，因此在燃烧室内造成空气稀薄的现象，使压强显著降低到小于大气压，因此空气再次打开单向活门流入燃烧室，喷油点火燃烧，开始第二个循环。

如此周而复始，发动机便可不断地工作了。

这种发动机由进气到燃烧、排气的循环过程进行得专门快，一秒钟大约可达40～50次。

脉动式发动机在原地能够起动，构造简单，重量轻，造价廉价。

这些差不多上它的优点。

[color=Red]但它只适于低速飞行（速度极限约为每小时640～800公里），飞行高度也有限，单向活门的工作寿命短，加上振动剧烈，燃油消耗率大等缺点，使得它的应用受到限制。

适合精湛声速飞行器使用的另一种比较理想的动力装置是脉冲爆震发动机(PDE，pulse detonation engine)。

说它奇特，是因为这种“新概念”发动机依照热力学爆震波理论，以汽油、液氢等为燃料，以液氧或外界空气为氧化剂，利用间歇式脉冲爆波燃烧产生推力。

在发动机的进口处，燃料与空气混合，并发生爆震燃烧。

在爆震波沿着爆震管以超声速向前传播的同时，发动机不断地吸入新奇空气，使爆震循环往复地进行。

燃烧是飞行器推进系统的一个十分重要的过程。

在自然界中存在着两种不同的燃烧波：一是爆燃波；二是爆震波。

爆燃波以亚声速传播，相关于未燃气体，已燃气体的压力稍有下降，但变化不大，其燃烧过程可近似地认为是等压过程。

脉冲爆震发动机现状及发展趋势精编

脉冲爆震发动机现状及发展趋势精编Document number：WTT-LKK-GBB-08921-EIGG-22986喷气推进是伊萨克·牛顿(Isaac Newton)爵士的第三运动定律的实际应用。

该定律表述为：“作用在一物体上的每一个力都有一方向相反大小相等的反作用力。

”就飞机推进而言，“物体” 是通过发动机时受到加速的空气。

产生这一加速度所需的力有一大小相等方向相反的反作用力作用在产生这一加速度的装置上。

喷气发动机用类似于发动机/螺旋桨组合的方式产生推力。

二者均靠将大量气体向后推来推进飞机，一种是以比较低速的大量空气滑流的形式，而另一种是以极高速的燃气喷气流形式。

这一同样的反作用原理出现于所有运动形式之中，通常有许多应用方式。

喷气反作用最早的着名例子是公元前120年作为一种玩具生产的赫罗的发动机。

这种玩具表明从喷嘴中喷出的水蒸气的能量能够把大小相等方向相反的反作用力传给喷嘴本身，从而引起发动机旋转。

类似的旋转式花园喷灌器是这一原理更为实用的一个例子。

这种喷灌器借助于作用于喷水嘴的反作用力旋转。

现代灭火设备的高压喷头是“喷流反作用”的一个例子。

由于水喷流的反作用力，一个消防员经常握不住或控制不了水管。

也许，这一原理的最简单的表演是狂欢节的气球，当它放出空气或气体时，它便沿着与喷气相反的方向急速飞走。

喷气反作用是一种内部现象。

它不像人们想象的那样是由于喷气流作用在大气上的压力所造成的。

实际上，喷气推进发动机，无论火箭发动机、冲压喷气发动机、或者涡轮喷气发动机，都是设计成加速空气流或者燃气流并将其高速排出的一种装置。

当然，这样做有不同的方式。

但是，在所有例子中，作用在发动机上的最终的反作用力即推力是与发动机排出的气流的质量以及气流的速度成比例的。

换言之，给大量空气附加一个小速度或者给少量空气一个大速度能提供同样的推力。

实用中，人们喜欢前者，因为降低喷气速度能得到更高的推进效率。

脉动喷气发动机是喷气发动机的一种，也称脉冲喷气发动机，可用于靶机，导弹或航空模型上。

关于脉冲爆震发动机的学科前沿论文

浅谈脉冲爆震发动机及其军事应用前景徐博引言前几个月，乌克兰危机闹得沸沸扬扬。

据外媒报道，美军出动了代号“曙光女神”的超高声速战略侦察机对俄乌边境地区进行了侦查。

这款侦察机最高速度在高海拔至少8马赫，升限40,000米……看到这里，我大吃了一惊——这货把SR-71“黑鸟”甩出了几条街啊，当时我就有了一个巨大的疑惑，它到底用的是什么发动机，使它能飞出这样的数据。

后来我接触到了超燃冲压、脉冲爆震等一些高速高性能发动机，也了解到“曙光女神”用的就是脉冲爆震发动机，心中的疑惑逐渐解开了。

来到北理之后，魏志军教授给我们上了学科前沿，为我们讲了许多先进的推进方式，脉冲爆震发动机就在此列。

这更引发了我对脉冲爆震发动机浓厚的兴趣。

所以才有了这篇小论文。

在我探究的一开始，曾经认为脉冲爆震发动机就是二战德国使用的V-1导弹发动机的复活，但不久之后我发现我错了。

V-1用的叫脉动喷气发动机，它是喷气发动机的一种，在原地可以起动，构造简单，重量轻，造价便宜。

但它工作时，火焰是以亚声速传播的，燃烧室压力低、比冲小，只适于低速飞行（速度极限约为每小时640～800公里），飞行高度也有限，单向活门的工作寿命短，加上振动剧烈，燃油消耗率大等缺点，使得它的应用受到限制。

而脉冲爆震发动机基本上是一个全新的概念。

工作流程脉冲爆震发动机(PDE)是一种基于爆震燃烧的新概念发动机。

它结构简单，工作范围广，是一种有前途的先进推进技术。

关键问题为：在高速情况下燃料和空气的快速混合、点火和爆震燃烧的维持。

它由进气道、阀门、点火器、爆震室、喷管等组成。

基本工作循环步骤第一，爆震燃烧室充满可爆混合物，第二，在燃烧室的开口或闭口端激发爆震波；第三，爆震波在燃烧室内传播，并在开口端排出；第四，燃烧产物通过一个清空过程从燃烧室中排出。

首先空气通过进气口进入爆震室，然后关闭阀门，使用点火器直接起爆，爆震波以2000m/s的速度向后传播。

由于爆震室中的压力大于环境压力，所以在推力壁上产生推力。

脉冲爆震发动机应用对象的研究

脉冲爆震发动机应用对象的研究作为一种新型推动系统，脉冲爆震发动机在低造价、高效率方面是很有潜力的，不管是吸气式还是式脉冲爆震发动机，较之常规的推动系统都有着独特的迷人的优点。

人们盼望能够利用脉冲爆震发动机来实现其飞行包线内的全部飞行任务。

前面提到脉冲爆震发动机有3种不同模式："纯'脉冲爆震发动机、混合式脉冲爆震发动机和组合式脉冲爆震发动机。

"纯'脉冲爆震发动机主要用于用的一次性和高性能飞行装置；混合式脉冲爆震发动机应用于超声速飞行器和其他商业方面；组合式脉冲爆震发动机应用于空间飞行和其他超群声速飞行。

一、脉冲爆震发动机应用对象的讨论对于任何一项新技术的讨论，确立其系统相对现存系统的优劣性和完成其系统的概念设计是必要的第一步。

吸气式脉冲爆震发动机的这一步应在脉冲爆震发动机应用讨论中实施。

在系统分析中，考虑脉冲爆震发动机在各种飞行器中的应用，如从空间飞行器到无人机和旋翼飞行器。

目前首先应考虑它在空一空导弹和小型无人驾驶飞机上的应用。

系统分析的最终结果是，在现有脉冲爆震发动机技术储备的基础上，做出对脉冲爆震发动机性能全部潜在优势的综合评估，最终提交基于脉冲爆震发动机潜在应用的技术进展讨论规划图。

二、脉冲爆震发动机关键技术讨论脉冲爆震发动机关键技术讨论主要包括脉冲爆震发动机概念设计和技术讨论，其主要任务是验证吸气式脉冲爆震发动机推动系统在所选择的应用对象上，如空一空导弹和小型无人驾驶飞机的使用寿命，以及阐述脉冲爆震发动机混合式和组合式工作模态。

脉冲爆震发动机技术讨论项目分为一系列子项目，每个子项目都是针对不同的关键技术问题，通过对这些技术问题的讨论可以解决基于脉冲爆震发动机的推动系统的系统设计和技术问题。

这些子项目包括组台式循环和混合式循环的概念设计、循环分析、引射器、进气道、喷嘴、噪声问题、燃烧室和结构设计。

为了优化组合式循环概念设计的讨论，可以通过对一种由一个引射器驱动的单循环单级和双级空间飞行器进行讨论而达到目的。

脉冲爆震发动机综述

它具有结构简单，热效率高等诸多优点。

燃料以剧烈的爆震方式燃烧，爆震波以超音速传播，可以产生极高的温度和压力。

必须指出：PDE的概念与众所周知的脉动发动机，如二战时使用的德国V-1“嗡嗡炸弹”不同，脉动发动机是非定常发动机，但它使用了缓燃模式。

脉冲爆震发动机有着广泛的应用前景，在航空方面，其高比冲的特点可以用于载人飞机的动力装置，实现高速洲际航行。

在航天方面，其高比冲和体积小的特点可以用于单级入轨航天飞机的初始段推进装置。

其低成本的特点可以用于军事上的靶机、引诱飞机、假目标和靶弹的动力装置以及高速导弹突防辅助动力。

近年来也有人研究其在民用领域的应用，如用来发电等，一旦技术成熟，必将对航空航天产生革命性的影响。

在最近的十年内，脉冲爆震发动机日益得到各国的广泛关注，国内最早开始此方面研究的是西北工业大学。

尽管脉冲爆震发动机具有诸多优点和很大的发展潜力，也进行了不少研究，然而由于诸多技术难题，尚未得到正式生产。

1 工作循环过程及潜在优点1．1工作循环过程脉冲爆震发动机的循环过程可以分为以下几个阶段：①燃料\氧化剂填充爆震室。

②点火起爆。

③爆震波向敞口端传播。

④爆震波到达出口，膨胀波反射进来，爆震产物从爆震室排出。

⑤恢复初始状态。

以上几个过程循环进行，当爆震达到一定频率后就可以为飞行器提供近似连续的推进动力。

爆震波以2000m/s左右的爆震波速向开口断传去。

在爆震波后是从封闭端发出的Taylor膨胀波扇，以满足封闭端速度为零的条件。

脉冲爆震发动机

概念定义
概念定义
脉冲爆震发动机是一种基于爆震燃烧的新概念发动机，它的原理与常见的火箭发动机或航空喷气发动机不同。这种发动机在燃烧室内直接利用爆震燃烧产生的爆震波来压缩气体，进而产生动力。爆震燃烧产生的爆震波使可爆燃料的压力、温度迅速升高（压力可高达100个大气压，温度可达2000℃）。因此，爆震燃烧的发动机可以不用传统的压气机和涡轮部件就达到对气体进行压缩的目的，使结构大大简化，成本大大降低。此外，由于爆震波的传播速度极快，达到每秒几千米，因此，整个燃烧过程接近定压燃烧，由于定压燃烧的热循环效率大大高于定容燃烧（普通的发动机都是定容燃烧），达到49%（定容燃烧效率为27%），因此，采用爆震燃烧的推进系统可大大改善性能。当爆震频率很高时（达到80~100Hz），就可以产生连续的推力。
（3）混合循环PDE采用脉冲爆震燃烧室（PDC）与涡轮机械相组合的方式，用爆震燃烧代替定压燃烧，可用于新一代超声速飞行器。在混合循环模式，PDC可用来替代高压压气机、燃烧室、高压涡轮和加力燃烧室。
技术难点
技术难点
尽管PDE的概念在实验室已得到了验证，但还有以下技术问题需要解决：
（1）爆震的起爆、控制和保持
（2）组合循环PDE是在相同的流道里安装不同循环方式的发动机，每种循环在不同飞行速度范围内工作，以优化整个系统性能。例如，将脉冲爆震发动机与普通火箭发动机放置在同一涵道里形成一个组合循环系统，可用作高速、远程导弹动力装置，在相同航程时，该推进系统的体积比普通2级液体火箭的小。脉冲爆震/冲压/超燃冲压发动机组合循环系统可用作高超声速飞行器动力装置，其中脉冲爆震发动机可用作低速飞行时的加速装置，当飞行马赫数高于3时，由冲压发动机替代继续工作。组合循环系统的1种变化形式称为多模态，是在相同的涵道里同一发动机进行多种不同的循环的模态。

脉冲爆震发动机新型起爆技术研究

1. The research of combined initiation device (1) The working principle and flow characteristics of three different types of detonation device were studied. V-blending in the three devices played a good role in fuel-air mixing, and the injection of hollow tube can increase air flow turbulence intensity and enhance the ignition. The velocity contrast in the outlet of the device also increased the turbulence intensity of export flow. (2) Lots of tests were conducted with three different types of detonation device, filling liquid gasoline and air. The used pulse detonation tube has a size of about 1130 mm in length and 114 mm in diameter. The PDE could be operated at 40 Hz stability. The characteristics of detonation wave in pulse detonation engine mainly included flame propagation speed in the PDE chamber, the distance of deflagration to detonation transition and the characteristics of detonation wave. 2. The technology of branch pipe initiation (1) Through numerical methods, three different branch modes were investigated in the way of direct initiation. The numerical methods included detailed Chemkin chemical reaction model. The results showed that three branch pipes could effectively achieve detonation ignition. The structure of the total pressure pipe could generate high pressure area in the wall near the entrance of branch pipe. This would help the high temperature gas generated in the first tube enter into the branch pipe and promote the formation of detonation wave. (2) Two same detonation tubes, 62mm in diameter and 1259mm in length, were connected end to end with branch pipe, 32mm in diameter and 1000mm in length. The PDE could initiate successfully and work coordinately in the 20~33 Hz. Through the data recorded by ion probe, the flame propagation speeds were calculated in different frequencies. When the engine working between 20~30 Hz, the flame propagation speeds in two detonation tubes would increase with the increasing frequency. At the same frequency, the flame propagation speed in the detonation tube 2 was faster than the one in the detonation tube 1.

新概念脉冲爆震发动机研究的最新进展

新概念脉冲爆震发动机研究的最新进展范玮,严传俊,黄希桥,张群,郑龙席(西北工业大学发动机系,西安　710072) 摘　要:论述了新概念脉冲爆震发动机的工作原理、热力循环方式、优点及应用范围,对国外脉冲爆震发动机的最新研究进展和存在的问题进行了综述,介绍了作者在脉冲爆震发动机探索性研究方面的主要成果:修正了比冲计算公式;发展了一种新的低能量(50mJ)单级起爆系统;采用爆震性较差的液体燃料C8H16/空气混合物,在国际上,首次成功地进行了两相脉冲爆震发动机原理性试验,所测量的爆震波压力比非常接近充分发展的C-J爆震,说明已获得了充分发展的两相脉冲爆震波;实验研究了脉冲爆震发动机的直径和爆震频率对其性能的影响;突破了将脉冲爆震发动机长度缩短到1m,爆震频率提高到36Hz的关键技术。

关键词:脉冲;爆震波;发动机;性能;模型试验R ecent Advances in N e w-Concept PulseDetonation Engine R esearchFan Wei,Yan Chuanjun,Huang Xiqiao,Zhang Qun,Zheng Longxi (Department of Aeroengine,Northwestern Polytechnical University,Xi’an　710072,China) Abstract:In this paper,the principle of a new-concept pulse detonation engine(PDE),its thermodynamic cycle,its advantages over conventional engines and its potential applications are broadly described;the research developments abroad are briefly reviewed and existing problems are analyzed.Moreover,the recent advances in explorative study on PDE by authors are presented:the formula for specific impulse is updated and a low-energy,single-stage initiation system is devel2 oped.Most importantly,the principle demonstration experiments of a two-phase PDE are success2 fully implemented,using poor detonable liquid C8H16/Air mixture.The obtained pressure ratio is very close to that of theoretical fully-developed C-J detonation which reveals that the fully-de2 veloped two-phase detonation wave is achieved in this study.In addition,the effects of the PDE geometry and detonation frequency on its performance are investigated experimentally.The study is focused on key technologies of shortening PDE length and increasing detonation frequency,resulting in a stable operation with36Hz-frequency and less than1m length of PDE,which has made a stride toward practical PDE. K ey w ords:pulse;detonation wave;engine;performance;model test脉冲爆震发动机(Pulse Detonation Engine,简称PDE)是一种利用周期性爆震波发出的冲量来产生推力的非稳态推进装置。

爆震发动机研究进展

爆震发动机研究进展爆震发动机是一种具有高推重比、低成本、清洁环保等特点的新型发动机，其研究对于提升航空航天领域的技术水平具有重要意义。

本文将介绍爆震发动机的研究现状、方法和成果，并探讨未来的研究方向和前景。

爆震发动机是一种基于爆震波原理工作的发动机，利用燃料在点火后产生的爆震波来产生推力。

相较于传统发动机，爆震发动机具有更高的推重比、更低的成本和更清洁环保等优势，因此在航空航天领域具有广泛的应用前景。

然而，爆震发动机的研究也面临着许多挑战，如爆震波的稳定性、发动机材料和结构的设计等。

目前，国内外研究者已经取得了一些重要的研究成果。

例如，中国科学家在爆震发动机的燃烧机制方面取得了重要进展，提出了一种新型的爆震燃烧模型，有助于提高发动机的效率和性能。

此外，美国宇航局也开展了一系列爆震发动机的实验研究，探索了不同燃料和不同发动机结构对爆震波的影响，为爆震发动机的研究提供了重要的参考。

爆震发动机的研究方法主要包括实验研究、理论分析和数值模拟等。

实验研究可以通过真实发动机的测试获得实际数据，对研究结果进行直接验证；理论分析可以对爆震发动机的燃烧过程、推力产生机制等进行深入探讨，指导发动机的设计和优化；数值模拟方法可以通过计算机模拟实验过程，对发动机的性能和稳定性进行预测和评估。

三种方法各有优劣，应根据具体的研究需求进行选择和结合。

虽然已经取得了一些研究成果，但是爆震发动机的研究仍然存在一些不足之处。

首先，爆震波的稳定性问题仍然没有得到完全解决，影响了发动机的性能和可靠性；其次，爆震发动机的材料和结构问题也需要进一步研究和探索，以提高发动机的寿命和稳定性；最后，爆震发动机的应用范围还需要进一步拓展，以满足更多领域的需求。

未来，爆震发动机的研究将更加注重跨学科的合作和创新，涉及材料科学、燃烧学、动力学等多个领域。

此外，随着计算机技术和数值模拟方法的不断发展，数值模拟将在爆震发动机的研究中发挥更加重要的作用，有助于解决实验和理论分析无法解决的问题，提高研究效率和准确性。

脉冲爆震发动机技术发展研究

脉冲爆震发动机技术发展研究
李海鹏;何立明;张建邦
【期刊名称】《火力与指挥控制》
【年(卷),期】2008(033)002
【摘要】阐述了脉冲爆震发动机(PDE)的工作循环过程、工作特点、主要形式及其应用前景.结合目前脉冲爆震发动机技术的发展现状,分析梳理了PDE的研究进展、发展形式、主要研究方法以及当前阻碍其实际应用的关键技术障碍与对策.同时指出,脉冲爆震发动机具有热效率高、结构简单、高经济性、宽应用范围等优点,被认为是21世纪最有发展潜力的技术,但是在实际应用之前,缩短DDT距离并产生连续可靠的爆震过程,以及研制经济的耐高温高强度材料仍是两大难题.
【总页数】4页(P1-4)
【作者】李海鹏;何立明;张建邦
【作者单位】空军工程大学工程学院,陕西,西安,710038;空军工程大学工程学院,陕西,西安,710038;空军工程大学工程学院,陕西,西安,710038
【正文语种】中文
【中图分类】V231.2+2
【相关文献】
1.脉冲爆震发动机旋转阀技术研究 [J], 孙亮;白少卿;罗大亮
2.中国脉冲爆震发动机技术研究现状及分析 [J], 张群;范玮;徐华胜
3.脉冲爆震发动机技术的发展 [J], 丁伟;郑丽;魏东
4.等离子体点火技术在脉冲爆震发动机中的应用研究现状 [J], 于锦禄;王思博;黄丹青;蒋陆昀;程行远;何立明
5.应用VRML技术的脉冲爆震发动机虚拟实验系统开发 [J], 郑海飞;唐豪
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脉冲爆震发动机效率

脉冲爆震发动机（Pulse Detonation Engine，PDE）是一种新型的发动机技术，其效率相对于传统的内燃机有所提高。

传统的内燃机在燃烧过程中需要将空气和燃料混合后点火，燃烧产生的热能转化为机械能推动发动机运动。

而PDE则是在燃料混合气体中引入一定的爆震波，利用爆震波的高温高压气体推动发动机运动。

相比传统内燃机，PDE的燃烧过程更为迅速和高效，因为爆震波的能量密度比点火燃烧更高。

此外，PDE的燃烧过程中，燃料的利用率也更高，因为爆震波可以将燃料中的碳氢化合物分解为更小的分子，从而提高燃烧效率。

然而，PDE技术目前仍处于研究和开发阶段，存在一些挑战和限制。

例如，爆震波的控制和调节比较困难，需要精确的爆震波产生和控制技术。

此外，PDE的结构和材料也需要进行改进和优化，以提高其可靠性和耐久性。

总的来说，PDE技术具有很大的潜力，可以为未来的发动机技术发展提供新的思路和方向。

但目前仍需要进一步的研究和开发，以解决技术上的难点和挑战，实现其在实际应用中的商业化和普及化。