脉冲喷气发动机出口流场及其性能测量(3)
4．热效率非常高。
5．污染物的排放量，尤其是NOx的排放量减少。在脉动燃烧器内激荡的气流作用下，其内的燃气混合的更加充分，从而使得燃烧更加充分，这样就使得燃烧不完全的碳氢化合物的含量以及硫化物，氮化物以及烟尘的生成量都会大幅度降低。再加上燃烧发热的产生具有时间间隔性而且燃烧室壁面的传热系数较高，所以燃烧室的壁温不会太高。同时燃烧后过剩的空气含量较低，所以即使不采取任何除氮措施的情况下，Nox排放量只有20-50ppm。一旦采取措施后，NOx排放量可以忽略不计。
6．结构紧凑、体积小，无需鼓风和排气装置，除了单向阀门之外，几乎没有其他运动部件，因此生产投资及制造成本非常小。
7．具有增压、自吸和节能、简单等特点。由于燃烧过程与气流脉冲具有耦合效应，当燃烧器内处于一短暂适当的部分真空状态时，从入口处自行吸入空气和燃料，然后又以一定的压力向出口排放燃气。因此，它不但不需要鼓风机等辅助设备，而且还可以用来产生一定压力的喷射气流，节省了大量鼓风机送风所需要的能量及鼓风机设备投资。
综上所述，在工业生产过程中，由于脉冲喷气发动机出口高速脉冲气流的作
用，将改善生产过程发生的环境，强化生产过程发生区域内的混合、传质和传热
过程，提高了工效，降低能源消耗。
1.4 脉动喷气发动机的发展历史
1.4.1 1890—1925发明和发展
1891年，D6sir6 Thomas Piot发明了以水蒸气作为工质的脉动发动机，但是他由始至终都处于试验领域，没有任何的实际应用。而实际应用脉动发动机的第一人是俄国的工程师Karavodin，他发明了空气吸气 装置，这个装置采用串联连接，但是由于他产生的推力太小，所以脉动发动机还是没有得到广泛的关注和认同。尽管如此，他设计的脉动发动机仍然具有十分重大的意义，起码他的设计证明了脉动发动机真的可以作为一种解决实际问题的动力推进装置。三年之后，法国的一位工程师马肯涅特成功设计出了当时世界第一台无阀式脉动喷气发动机，他的设计思路非常巧妙，他利用一个圆锥形扩张管来控制进出发动机的气流。如图2.4所示。后来出现的施密特脉动喷气发动机以及闻名世界的德国V-1飞弹都采用他的设计原理。不同的是施密特发动机以及V-1飞弹没有采用机械式的单向阀，而是直接利用一个带有矿长段的简易的圆管式气动阀。这种阀门的优点是它使得正向进入燃烧室的气流受到非常小的阻力，对于从燃烧室逆向流出的燃气产生非常大的阻力。它的整个燃烧装置分为三段：进气段，燃烧室，排气段。这样就使得脉动发动机产生的推力非常大，它的工程使用价值才慢慢显露出来。
图1-3 无阀式脉动喷气发动机
1-空气入口， 2-燃料入口， 3-进气扩张段， 4-燃烧室， 5-尾管，
6-出口扩张段， 7-排气喷口
1．4．2 1925-1960发展阶段
1920年，德国的一位工程师Paul Schn 在偶然的情况下发现了脉动燃烧理论。并且试图应用于脉冲发动机中，使其产生爆炸燃烧。此理论的发现在脉动发动机史上具有里程碑的意义，使得脉动发动机的研究的到广泛的认可和关注。Paul Schn 意识到脉冲发动机在航空航天领域的巨大应用前景。于是开始着重研究有阀式脉动喷气发动机。后来这一消息被前苏联人知道，苏德签订技术交换协议，平行的开展了后续的研制工作。终于在1938年苏联人开始了第一次的实际应用，他们发射了一枚以有阀式脉动喷气发动机为动力装置的巡飞导弹。自此以后，苏联人相继研制成功了以脉动喷气发动机为动力装置的几类导弹。1931年，施密特研制了施密特性脉动燃烧器。模型如图1-4所示。
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