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PDE－脉冲爆震发动机
涡喷发动机，冲压发动机，超燃冲压发动机都有各自不同的工作范围，如果想从0速起飞，再进行高超音速飞行，并且能够重复使用。要么先用推力火 箭进行加速，要么使用组合式循环发动机，这么做不仅增加每次飞行的成本，而且设计的难度也非常大。而脉冲爆震发动机（Pulsed Detonation Engine，PDE）不仅超音速性能优良，而且可以从0速起飞，是超音速飞行器很有潜力的一种动力。
脉冲爆震发动机可以很好的从超音速过渡到高超音速，理论上，它可以比一般的航空发动机具有更高的燃烧效率，因为它的活动部件更少。目前公开的资料中，还没有一款实用的PDE发动机，只有一些测试用的小型发动机，有些已经进入试飞阶段，但离实用仍然有不少距离。
传统的航空发动机或火 箭发动机点燃燃料都是种爆燃过程（Deflagration），是在亚音速状态下的燃烧；而脉冲爆震发动机的燃烧过程是爆震（Detonation），就是在超音速状态下的燃烧。超音速的燃烧其实就是爆炸，所以说的直接点，脉冲爆震发动机就是依靠不断的制造人为的爆炸，依靠爆炸产生的高能量来产生推力。
大家小时候每逢过年过节放的小鞭炮，如果把小鞭炮拆开，把里面的火药摊在地上，点燃后火药会“呲…”的快速燃烧起来，这个剧烈的燃烧过程就是个简单的爆燃（Deflagration）。如果直接点燃鞭炮“叭”的一响，这个爆炸过程其实就是简单的爆震（Detonation）。
由于里面进行的是爆炸而不是燃烧，所以从喷口喷出来的火焰异常凶猛。
脉冲类的发动机最早出现的是二战德国使用的V－1dao dan，V－1使用的是脉冲发动机（Pulse jet engine）。脉冲发动机先用阀门控制吸气，跟燃料混合后点火，点燃产生的高压从喷管向后喷出形成推力。然后打开阀门，利用燃烧喷射出去后在燃烧室内形成的负压，把新鲜空气吸进来。之后关闭阀门，加注燃料并点火，进行下一个循环，所以这种脉冲喷气发动机是一个循环一个循环的断续工作的。
PDE的一个典型工作循环图。脉冲爆震发动机的基本结构跟V－1dao dan使用的脉冲发动机很相似，只不过一个是超音速下的爆炸，一个是亚音速下的燃烧。
脉冲发动机由于点燃时，部分气体会先膨胀，而另一些燃气混合气体在还没有完全燃烧充分的状态下就已经被推出喷口了，所以V－1dao dan，常常会在它的喷口尾部吐出火舌，这都是不完全燃烧才会出现的情况。而脉冲爆震发动机是使用爆炸这种非常剧烈的燃烧，气体在被推出喷口前就已经完全燃烧完毕了，所以效率更高。由于爆炸形成的冲击波压力非常可观，理论上，它的比冲是所有发动机中最高的。
V－1dao dan的脉冲发动机吐出火舌，看似威猛，实则阳痿。这是由于燃气不充分燃烧造成的，使得V－1dao dan的脉冲发动机非常的费油，航程自然也下降。但V－1仍然是个划时代的武器。
脉冲发动机（Pulse jet engine）有结构简单，容易制造的优点，甚至有人直接用不锈钢管作为发动机的喷管，材料很容易取得。所以航空航模上经常看到用脉冲发动机作为动力的各种玩意。
传统的脉冲发动机由于机械阀门的原因，每秒的工作循环大概在250次左右，能明显的感觉到震动。而要能实用的脉冲爆震发动机则每秒工作循环至少要达到上千次，这已经可以看成是连续动力了，这样震动也就小的多。虽然在相同推力下，通过捆绑数个小发动机可以比单一的大发动机震动更小，但它们都有同一个问题：爆炸会产生巨大的噪音。脉冲爆震发动机工作的噪音实在是大，以至于人们能觉得有天震，地面的地震观测台也能检测到巨大的噪音产生的震动。
脉冲爆震发动机主要的难点还是在于如何点火，虽然可以通过高能量的激光直接点火，但由于能量输入要求太高所以一般不采用。目前主流的还是依靠二级点火系统来完成爆轰。先在一跟细小的管道内注入高能燃料（比如液氢、液氧），然后在管道内用电流点火，让混合气流先发生次剧烈的燃烧。燃烧后的紊流在管道内被加速成激波，之后激波进入主燃烧室内，利用高温高压的激波把主燃料急剧压缩并点燃爆炸。这根细小的管道也称之为DDT转化管道（Deflagration to Detonation Transition, DDT）。它的主要作用就是把燃烧转化成爆震波（由激波后紧跟的一道燃烧波组成）。
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发表于 2010-4-15 16:02
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