渦噴發(fā)動機(jī)燃料供應(yīng)系統(tǒng)及渦噴發(fā)動的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種渦噴發(fā)動機(jī)燃料供應(yīng)系統(tǒng)，包括常規(guī)燃料供應(yīng)子系統(tǒng)，所述常規(guī)燃料供應(yīng)子系統(tǒng)包括燃油儲存裝置和燃油輸送管路，所述燃油儲存裝置通過所述燃料輸送管路可操控性地連通到渦噴發(fā)動機(jī)的燃燒室，所述渦噴發(fā)動機(jī)燃料供應(yīng)系統(tǒng)還包括輔助燃料供應(yīng)子系統(tǒng)，所述輔助燃料供應(yīng)子系統(tǒng)包括過氧化氫儲存裝置和過氧化氫輸送管路，所述過氧化氫儲存裝置通過所述過氧化氫輸送管路可操控性地連通到所述渦噴發(fā)動機(jī)的燃燒室。在此還公開了一種與所述渦噴發(fā)動機(jī)燃料供應(yīng)系統(tǒng)配合使用的渦噴發(fā)動機(jī)。該燃料供應(yīng)系統(tǒng)特別適于為氧氣稀薄的高空環(huán)境中偵察機(jī)等高空飛行器的渦噴發(fā)動機(jī)供應(yīng)燃料。
【專利說明】渦噴發(fā)動機(jī)燃料供應(yīng)系統(tǒng)及渦噴發(fā)動機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及飛行器的發(fā)動機(jī)，特別是涉及一種渦噴發(fā)動機(jī)燃料供應(yīng)系統(tǒng)及渦噴發(fā)動機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)今社會中各種中小型飛行器無論是在軍事還是民用領(lǐng)域都發(fā)揮著相當(dāng)重要的作用。在軍事領(lǐng)域，中小型飛行器具有良好的隱蔽性，特別適合作為偵察和攻擊武器。在民用領(lǐng)域，由于中小型飛行器具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低的優(yōu)點(diǎn)，在氣象觀測、環(huán)境檢測、大地測量、防災(zāi)救災(zāi)等方面也有著廣泛的應(yīng)用。渦噴發(fā)動機(jī)是一種依靠完全依賴燃?xì)饬鳟a(chǎn)生推力的發(fā)動機(jī)，具有推重比高、造價(jià)低廉、能量密度高等優(yōu)點(diǎn)，通常用作中小飛行器的動力驅(qū)動裝置。然而，當(dāng)飛行器在高空飛行時(shí)，由于高空空氣稀薄、氧氣含量低，容易造成燃油不能充分燃燒，進(jìn)而導(dǎo)致渦噴發(fā)動機(jī)的輸出動力降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的主要目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種燃燒效率高、控制方便的渦噴發(fā)動機(jī)燃料供應(yīng)系統(tǒng)。
[0004]另一目的是提供一種與該渦噴發(fā)動機(jī)燃料供應(yīng)系統(tǒng)配合使用的渦噴發(fā)動機(jī)。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0006]一種渦噴發(fā)動機(jī)燃料供應(yīng)系統(tǒng)，包括常規(guī)燃料供應(yīng)子系統(tǒng)，所述常規(guī)燃料供應(yīng)子系統(tǒng)包括燃油儲存裝置和燃油輸送管路，所述燃油儲存裝置通過所述燃料輸送管路可操控性地連通到渦噴發(fā)動機(jī)的燃燒室，所述渦噴發(fā)動機(jī)燃料供應(yīng)系統(tǒng)還包括輔助燃料供應(yīng)子系統(tǒng)，所述輔助燃料供應(yīng)子系統(tǒng)包括過氧化氫儲存裝置和過氧化氫輸送管路，所述過氧化氫儲存裝置通過所述過氧化氫輸送管路可操控性地連通到所述渦噴發(fā)動機(jī)的燃燒室。
[0007]根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施例，本發(fā)明的技術(shù)方案還可能包括以下一些技術(shù)特征:
[0008]所述過氧化氫儲存裝置包括過氧化氫儲存罐，所述過氧化氫儲存罐具有加注口和輸出口，所述過氧化氫儲存罐上配備有安全閥、壓力傳感器和液位傳感器，所述輸出口連接所述過氧化氫輸送管路，所述過氧化氫輸送管路上設(shè)置有截止閥和流量控制閥，所述安全閥、所述壓力傳感器、所述液位傳感器、所述截止閥和所述流量控制閥均連接控制單元。在所述控制單元的控制下，可實(shí)現(xiàn)所述過氧化氫儲存裝置通過所述過氧化氫輸送管路可操控性地連通到所述渦噴發(fā)動機(jī)的燃燒室。
[0009]所述輔助燃料供應(yīng)子系統(tǒng)還包括增壓設(shè)備，所述過氧化氫儲存裝置具有加注口和增壓口，所述增壓設(shè)備可操控地連通到所述增壓口，在所述過氧化氫儲存裝置加注完過氧化氫之后，所述控制單元控制所述增壓設(shè)備對所述過氧化氫儲存裝置內(nèi)增壓。
[0010]所述增壓設(shè)備包括氮?dú)夤?yīng)裝置。
[0011]所述增壓口與所述加注口為一共同入口。
[0012]所述過氧化氫輸送管路包括位于所述燃燒室內(nèi)的波浪形管(也可稱為蛇形管)。[0013]所述過氧化氫輸送管路在進(jìn)入所述燃燒室前由其主管路分支成兩路或更多路，每一路各自具有所述波浪形管，用于使過氧化氫在所述波浪形管內(nèi)分解產(chǎn)生含水蒸氣和氧氣的高溫混合氣，再從所述由波浪形管的出口噴出。
[0014]所述輔助燃料供應(yīng)子系統(tǒng)供應(yīng)質(zhì)量百分比濃度大于70%的過氧化氫。
[0015]所述燃燒室內(nèi)設(shè)有與控制單元連接的氧氣傳感器，所述氧氣傳感器用以監(jiān)測所述燃燒室內(nèi)的氧氣濃度，在監(jiān)測到所述燃燒室內(nèi)的氧氣濃度低于預(yù)定值時(shí)，所述控制單元控制所述輔助燃料供應(yīng)子系統(tǒng)向所述燃燒室供應(yīng)過氧化氫。
[0016]一種用于與所述的渦噴發(fā)動機(jī)燃料供應(yīng)系統(tǒng)配合使用的渦噴發(fā)動機(jī)，包括燃燒室和連通所述燃燒室的常規(guī)燃料接收管道，還包括位于所述燃燒室內(nèi)且出口與所述燃燒室相通的過氧化氫接收管道，所述過氧化氫接收管道用于連接所述渦噴發(fā)動機(jī)燃料供應(yīng)系統(tǒng)的輔助燃料供應(yīng)子系統(tǒng)，來自所述輔助燃料供應(yīng)子系統(tǒng)的過氧化氫在所述過氧化氫接收管道內(nèi)受熱分解后從所述出口噴出。
[0017]根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施例，所述過氧化氫接收管道包括波浪形管。
[0018]本發(fā)明的有益效果:
[0019]本發(fā)明針對渦噴發(fā)動機(jī)作為高空飛行器動力裝置的工況條件，提出一種渦噴發(fā)動機(jī)燃料供應(yīng)系統(tǒng)，其具有供應(yīng)過氧化氫作為發(fā)動機(jī)輔助燃料的輔助燃料供應(yīng)子系統(tǒng)，利用燃燒室內(nèi)的高溫環(huán)境將過氧化氫加熱到分解溫度，分解生成的由水蒸氣氧氣組成的高溫混合氣體，該高溫混合氣有助于燃油充分燃燒，可以克服高空中渦噴發(fā)動機(jī)因空氣稀薄而導(dǎo)致的氧氣供應(yīng)不足，使得燃油不能充分燃燒進(jìn)而導(dǎo)致發(fā)動機(jī)動力下降的弊端。同時(shí)，在另一方面，過氧化氫分解所釋放的能量還能夠有效增加發(fā)動機(jī)的動力。
[0020]本發(fā)明的燃料供應(yīng)系統(tǒng)利用渦噴發(fā)動機(jī)燃燒室內(nèi)的高溫環(huán)境，將過氧化氫加熱到分解溫度，可省去價(jià)格昂貴、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的催化床。
[0021]研究發(fā)現(xiàn)，采用質(zhì)量百分比濃度大于70%的過氧化氫，可獲得上佳的輔助效果。
[0022]該燃料供應(yīng)系統(tǒng)具有輸出動力穩(wěn)定、成本低、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、控制方便等優(yōu)點(diǎn)，特別適合用作偵察機(jī)等高空飛行器渦噴發(fā)動機(jī)的燃料供應(yīng)系統(tǒng)。
[0023]優(yōu)選的實(shí)施例中，波浪形管的設(shè)置可以充分地利用渦噴發(fā)動機(jī)燃燒室內(nèi)的溫度將過氧化氫加熱至分解所需溫度，省去催化床，降低生產(chǎn)燃料供應(yīng)系統(tǒng)的成本。
[0024]優(yōu)選的實(shí)施例中，輔助燃料供應(yīng)子系統(tǒng)包括增壓設(shè)備，在過氧化氫儲存裝置加注完過氧化氫之后，由增壓設(shè)備向過氧化氫儲存裝置內(nèi)增壓(例如向過氧化氫儲存裝置內(nèi)充入氮?dú)庖栽鰤?，此舉可以有效地克服工作時(shí)過氧化氫在其管路中流動時(shí)各種損失，并可以防止工作時(shí)出現(xiàn)過氧化氫或其分解氣回流現(xiàn)象。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1為本發(fā)明渦噴發(fā)動機(jī)燃料供應(yīng)系統(tǒng)及渦噴發(fā)動機(jī)的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0026]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式作詳細(xì)說明。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，下述說明僅僅是示例性的，而不是為了限制本發(fā)明的范圍及其應(yīng)用。
[0027]參閱圖1，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，渦噴發(fā)動機(jī)燃料供應(yīng)系統(tǒng)包括常規(guī)燃料供應(yīng)子系統(tǒng)和輔助燃料供應(yīng)子系統(tǒng)，其中，常規(guī)燃料供應(yīng)子系統(tǒng)包括燃油儲存裝置和燃油輸送管路，燃油儲存裝置通過燃料輸送管路可操控性地連通到渦噴發(fā)動機(jī)16的燃燒室，輔助燃料供應(yīng)子系統(tǒng)包括過氧化氫儲存裝置和過氧化氫輸送管路，過氧化氫儲存裝置通過過氧化氫輸送管路可操控性地連通到渦噴發(fā)動機(jī)16的燃燒室。本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，所述的可操控性是可以在控制單元如電控單元(ECU) 5的控制下實(shí)現(xiàn)的，過氧化氫儲存裝置及過氧化氫輸送管路可配備與儲存裝置的注入或釋放、管路的通斷、管路流量大小的調(diào)整等相關(guān)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，這些執(zhí)行機(jī)構(gòu)受到控制單元控制。應(yīng)理解，本發(fā)明的燃料供應(yīng)系統(tǒng)并不限于包含了該控制單元的系統(tǒng)。
[0028]本發(fā)明的實(shí)施例中，作為輔助燃料的過氧化氫優(yōu)選采用高濃度過氧化氫(hightest peroxide，簡稱HTP)。所用HTP的質(zhì)量百分比濃度優(yōu)選大于70%。
[0029]在具體的實(shí)施例中，該燃料供應(yīng)系統(tǒng)可分為常規(guī)燃料供應(yīng)子系統(tǒng)、輔助燃料供應(yīng)子系統(tǒng)、傳感檢測與控制子系統(tǒng)等組成部分。
[0030]如圖1所示，優(yōu)選地，常規(guī)燃料供應(yīng)子系統(tǒng)包括燃油加注口 10、燃油儲存罐9、燃油輸送泵7、燃油截止閥6、燃油流量控制閥12等組成部分。當(dāng)渦噴發(fā)動機(jī)16燃燒室內(nèi)的氧氣濃度充足時(shí)，由常規(guī)燃料供應(yīng)子系統(tǒng)為渦噴發(fā)動機(jī)16提供燃料。燃油由燃油儲存罐9經(jīng)燃油截止閥6、燃油輸送泵7、燃油流量控制閥12分為若干路圖中只示出了兩路進(jìn)入渦噴發(fā)動機(jī)16燃燒室內(nèi)。燃油在燃油蒸發(fā)管15、18內(nèi)蒸發(fā)霧化后與燃燒室內(nèi)的空氣充分混合燃燒。燃油儲存罐9內(nèi)所儲存燃油由燃油加注口 10加注。常規(guī)燃料供應(yīng)系統(tǒng)正常工作時(shí)，燃油截止閥6保持常通狀態(tài)，當(dāng)加注燃油或檢修常規(guī)燃料供應(yīng)系統(tǒng)時(shí)，則關(guān)閉燃油截止閥6。
[0031]如圖1所示，在優(yōu)選的實(shí)施例中，輔助燃料供應(yīng)子系統(tǒng)包括過氧化氫加注/增壓口
2、安全閥3、過氧化氫儲存罐1、過氧化氫截止閥21、過氧化氫流量控制閥20、波浪形管14、17(蛇形管)等組成部分。當(dāng)氧氣傳感器13、19檢測燃燒室內(nèi)氧氣濃度低于燃油完全燃燒所需氧氣濃度時(shí)，過氧化氫流量控制閥20導(dǎo)通。HTP經(jīng)過氧化氫截止閥21、過氧化氫流量控制閥20分兩路進(jìn)入渦噴發(fā)動機(jī)16的燃燒室內(nèi)的波浪形管14、17中。HTP在波浪形管14、17中與燃燒室的高溫環(huán)境進(jìn)行充分的熱量交換，最終達(dá)到HTP分解所需溫度。HTP分解反應(yīng)所產(chǎn)生的由水蒸氣和氧氣組成的高溫混合氣最終由波浪形管14、17的出口噴出，HTP分解所釋放出的能量可彌補(bǔ)常規(guī)燃油不能充分燃燒造成發(fā)動機(jī)推力下降，并且HTP分解產(chǎn)生的高溫混合氣體提高了渦噴發(fā)動機(jī)燃燒室內(nèi)的氧氣濃度，有助于常規(guī)燃油的充分燃燒，提高燃燒效率和增加發(fā)動機(jī)動力。過氧化氫儲存罐I內(nèi)所儲存的HTP由過氧化氫加注/增壓口 2加注。過氧化氫加注/增壓口 2后設(shè)有安全閥3。HTP在加注完成之后，由高壓氮?dú)馄客ㄟ^過氧化氫燃料加注/增壓口 2向過氧化氫儲存罐內(nèi)充入氮?dú)庠鰤?，以克服工作時(shí)HTP在其管路中流動時(shí)各種損失，并可以防止工作時(shí)出現(xiàn)HTP或其分解氣回流現(xiàn)象。輔助燃料供應(yīng)子系統(tǒng)正常工作時(shí)，過氧化氫截止閥21保持常通狀態(tài)；當(dāng)加注HTP或檢修輔助燃料供應(yīng)系統(tǒng)時(shí)，則關(guān)閉過氧化氫截止閥21。
[0032]如圖1所示，在優(yōu)選的實(shí)施例中，傳感檢測與控制子系統(tǒng)包括燃油壓力傳感器11、HTP壓力傳感器4、液位傳感器8、22、電控單元E⑶5、氧傳感器13、19等組成部分。燃油壓力傳感器11用來監(jiān)測燃油儲存罐9內(nèi)的壓力、HTP壓力傳感器4用來監(jiān)測過氧化氫儲存罐內(nèi)的壓力。如燃油儲存罐9或過氧化氫儲存罐I內(nèi)的壓力超出正常范圍，電控單元ECU5發(fā)出報(bào)警提示信息。燃油儲存罐9和過氧化氫儲存罐I內(nèi)分別設(shè)有液位傳感器8、22，監(jiān)測燃油和HTP的含量。當(dāng)燃油或HTP的含量低于下限值時(shí)，電控單元ECU5發(fā)出報(bào)警提示信息。渦噴發(fā)動機(jī)16燃燒室內(nèi)設(shè)有氧傳感器13、19，以監(jiān)測燃燒室內(nèi)的氧氣濃度情況。若氧氣濃度低于燃油完全燃燒所需濃度，則電控單元ECU控制HTP流量控制閥20導(dǎo)通，HTP作為輔助燃料進(jìn)入渦噴發(fā)動機(jī)16燃燒室內(nèi)。
[0033]參閱圖1，根據(jù)本發(fā)明的另一些實(shí)施例，一種與渦噴發(fā)動機(jī)燃料供應(yīng)系統(tǒng)配合使用的渦噴發(fā)動機(jī)16，包括外殼、渦輪、燃燒室、連通燃燒室的常規(guī)燃料接收管道，以及位于燃燒室內(nèi)且出口與燃燒室相通的過氧化氫接收管道。常規(guī)燃料接收管道可以包括燃油接收管和與燃油接收管相連的燃油蒸發(fā)管15、18。過氧化氫接收管道用于連接渦噴發(fā)動機(jī)燃料供應(yīng)系統(tǒng)的輔助燃料供應(yīng)子系統(tǒng)，來自輔助燃料供應(yīng)子系統(tǒng)的過氧化氫在過氧化氫接收管道內(nèi)受燃燒室內(nèi)的高溫分解后，產(chǎn)生的高溫混合氣從管道出口噴出。根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施例，過氧化氫接收管道包括波浪形管14、17，其作用如前文所述。應(yīng)理解，在渦噴發(fā)動機(jī)實(shí)施例中所提到的輔助燃料供應(yīng)子系統(tǒng)與前文某些具體實(shí)施例所說的輔助燃料供應(yīng)子系統(tǒng)并不完全相同，在渦噴發(fā)動機(jī)實(shí)施例中所提到的輔助燃料供應(yīng)子系統(tǒng)并不包括固定安裝在渦噴發(fā)動機(jī)16內(nèi)部的部件，這些部件例如燃燒器內(nèi)的波浪形管14、17，在渦噴發(fā)動機(jī)的實(shí)施例中是視作潤噴發(fā)動機(jī)16的一部分。
[0034]以上內(nèi)容是結(jié)合具體/優(yōu)選的實(shí)施方式對本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，其還可以對這些已描述的實(shí)施方式做出若干替代或變型，而這些替代或變型方式都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種渦噴發(fā)動機(jī)燃料供應(yīng)系統(tǒng)，包括常規(guī)燃料供應(yīng)子系統(tǒng)，所述常規(guī)燃料供應(yīng)子系統(tǒng)包括燃油儲存裝置和燃油輸送管路，所述燃油儲存裝置通過所述燃料輸送管路可操控性地連通到渦噴發(fā)動機(jī)的燃燒室，其特征在于，所述渦噴發(fā)動機(jī)燃料供應(yīng)系統(tǒng)還包括輔助燃料供應(yīng)子系統(tǒng)，所述輔助燃料供應(yīng)子系統(tǒng)包括過氧化氫儲存裝置和過氧化氫輸送管路，所述過氧化氫儲存裝置通過所述過氧化氫輸送管路可操控性地連通到所述渦噴發(fā)動機(jī)的燃燒室。
2.如權(quán)利要求1所述的渦噴發(fā)動機(jī)燃料供應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，所述過氧化氫儲存裝置包括過氧化氫儲存罐，所述過氧化氫儲存罐具有加注口和輸出口，所述過氧化氫儲存罐上配備有安全閥、壓力傳感器和液位傳感器，所述輸出口連接所述過氧化氫輸送管路，所述過氧化氫輸送管路上設(shè)置有截止閥和流量控制閥，所述安全閥、所述壓力傳感器、所述液位傳感器、所述截止閥和所述流量控制閥均連接控制單元。
3.如權(quán)利要求1所述的渦噴發(fā)動機(jī)燃料供應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，所述輔助燃料供應(yīng)子系統(tǒng)還包括增壓設(shè)備，所述過氧化氫儲存裝置具有加注口和增壓口，所述增壓設(shè)備可操控地連通到所述增壓口，在所述過氧化氫儲存裝置加注完過氧化氫之后，所述控制單元控制所述增壓設(shè)備對所述過氧化氫儲存裝置內(nèi)增壓，優(yōu)選地，所述增壓口與所述加注口為一共同入口。
4.如權(quán)利要求3所述的渦噴發(fā)動機(jī)燃料供應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，所述增壓設(shè)備包括氮?dú)夤?yīng)裝置。
5.如權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的渦噴發(fā)動機(jī)燃料供應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，所述過氧化氫輸送管路包括位于所述燃燒室內(nèi)的波浪形管。
6.如權(quán)利要求5任一項(xiàng)所述的渦噴發(fā)動機(jī)燃料供應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，所述過氧化氫輸送管路在進(jìn)入所述燃燒室前由其主管路分支成兩路或更多路，每一路各自具有所述波浪形管，用于使過氧化氫在所述波浪形管內(nèi)分解產(chǎn)生含水蒸氣和氧氣的高溫混合氣，再從所述由波浪形管的出口噴出。
7.如權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的渦噴發(fā)動機(jī)燃料供應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，所述輔助燃料供應(yīng)子系統(tǒng)供應(yīng)質(zhì)量百分比濃度大于70%的過氧化氫。
8.如權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的渦噴發(fā)動機(jī)燃料供應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，所述燃燒室內(nèi)設(shè)有與控制單元連接的氧氣傳感器，所述氧氣傳感器用以監(jiān)測所述燃燒室內(nèi)的氧氣濃度，在監(jiān)測到所述燃燒室內(nèi)的氧氣濃度低于預(yù)定值時(shí)，所述控制單元控制所述輔助燃料供應(yīng)子系統(tǒng)向所述燃燒室供應(yīng)過氧化氫。
9.一種用于與權(quán)利要求1所述的渦噴發(fā)動機(jī)燃料供應(yīng)系統(tǒng)配合使用的渦噴發(fā)動機(jī)，包括燃燒室和連通所述燃燒室的常規(guī)燃料接收管道，其特征在于，所述渦噴發(fā)動機(jī)還包括位于所述燃燒室內(nèi)且出口與所述燃燒室相通的過氧化氫接收管道，所述過氧化氫接收管道用于連接所述渦噴發(fā)動機(jī)燃料供應(yīng)系統(tǒng)的輔助燃料供應(yīng)子系統(tǒng)，來自所述輔助燃料供應(yīng)子系統(tǒng)的過氧化氫在所述過氧化氫接收管道內(nèi)受熱分解后從所述出口噴出。
10.如權(quán)利要求9所述的渦噴發(fā)動機(jī)，其特征在于，所述過氧化氫接收管道包括波浪形管。
【文檔編號】F02C7/22GK103993961SQ201410193852
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年5月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月8日
【發(fā)明者】夏必忠, 任世遠(yuǎn), 田勇 申請人:清華大學(xué)深圳研究生院