脉冲爆震发动机说到底,就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都不同。
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,压力可高达数百个大气压,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,达到49%;
普通的发动机都是定容燃烧,定容燃烧效率只有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到100Hz,就可以产生连续的推力,可以轻易的达到50吨以上的推力。
如果安装两台这种发动机,就可以让60吨级战机实现像火箭一样垂直蹿升和高超音速。
目前的辉煌一号飞船一共安装了16台脉冲爆震发动机,有足够的能力飞到月球。
脉冲爆震发动机主要由进气道、爆震室、尾喷管、爆震激发器等部分等组成,一个工作循环包括进气、喷油、点火、燃烧,爆震波的生成和喷射。
按其工作循环的特点,可以将其基本工作循环过程具体分为以下几个阶段。
第一,燃料和氧化剂混合物填充爆震室;如果是利用高层空气中的氧气,则仍然需要进气道,不过这种发动机的好处就是氧化剂既可以用自然界的氧气,也可以自带氧化剂,因此用这种发动机可以在大气层内外穿梭飞行,极大地减少了燃料负载压力。
第二个工作步骤是点火起爆。
第三,把爆震波向敞口端传播,并排出爆震室,爆震室中充满高温高压的燃气;
第四,当爆震波到达出口时,膨胀波反射进来,爆震产物从爆震室排出;