一種過氧化氫輔助點(diǎn)火裝置及渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種過氧化氫輔助點(diǎn)火裝置及渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，包括過氧化氫儲(chǔ)存容器、過氧化氫催化裝置、過氧化氫控制閥、燃料儲(chǔ)存容器和燃料控制閥，所述過氧化氫儲(chǔ)存容器通過過氧化氫管路連通渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室，所述過氧化氫管路上設(shè)置所述過氧化氫控制閥和所述過氧化氫催化裝置，所述過氧化氫催化裝置用于對(duì)過氧化氫進(jìn)行催化而得到氧氣和水，所述燃料儲(chǔ)存容器通過燃料管路連通所述渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室，所述燃料控制閥設(shè)置在所述燃料管路上。本過氧化氫輔助點(diǎn)火裝置解決了在氧氣稀薄的高空環(huán)境中渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)難以實(shí)現(xiàn)迅速點(diǎn)火之難題，特別適合于驅(qū)動(dòng)機(jī)載短程導(dǎo)彈、訓(xùn)練靶機(jī)等在高空環(huán)境中工作且對(duì)快速啟動(dòng)有較高要求的渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)。
【專利說明】【【技術(shù)領(lǐng)域】】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火裝置，尤其涉及一種過氧化氫輔助點(diǎn)火裝置 及渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)。 一種過氧化氫輔助點(diǎn)火裝置及渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng) 【【背景技術(shù)】】
[0002] 渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)是一種完全依靠燃?xì)鈬姎猱a(chǎn)生推力的發(fā)動(dòng)機(jī)，渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)具有推重比 高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能量密度高等優(yōu)點(diǎn)，常用作導(dǎo)彈、靶機(jī)等的動(dòng)力裝置。
[0003] 導(dǎo)彈、靶機(jī)等在現(xiàn)代軍事領(lǐng)域中發(fā)揮著重要的作用，導(dǎo)彈、靶機(jī)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的快速啟 動(dòng)性能有較高的要求。通常渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)是依靠渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)前端的高速電動(dòng)機(jī)（例如 轉(zhuǎn)速在18, OOOrpm左右）帶動(dòng)渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪軸和壓氣機(jī)旋轉(zhuǎn)，在氧氣濃度較高的環(huán)境中， 該轉(zhuǎn)速下的壓氣機(jī)供應(yīng)的氧氣可滿足渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)高效燃燒對(duì)氧化劑的需求。并且當(dāng)機(jī)載導(dǎo) 彈高空投射時(shí)，由于高空環(huán)境空氣稀薄氧氣不足，此時(shí)，若同樣采用渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)前端的高速 電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)壓氣機(jī)旋轉(zhuǎn)為渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒提供氧氣，在壓氣機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到正常工作轉(zhuǎn)速之 前，該產(chǎn)生的氧氣量一般難以滿足渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)高效燃燒的需求，進(jìn)而導(dǎo)致渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng) 力不足而發(fā)生飛行器墜落等嚴(yán)重事故。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供了一種過氧化氫輔助點(diǎn)火裝置，以提 高飛行器的安全性。
[0005] -種過氧化氫輔助點(diǎn)火裝置，包括過氧化氫儲(chǔ)存容器、過氧化氫催化裝置、過氧化 氫控制閥、燃料儲(chǔ)存容器和燃料控制閥，所述過氧化氫儲(chǔ)存容器通過過氧化氫管路連通渦 噴發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室，所述過氧化氫管路上設(shè)置所述過氧化氫控制閥和所述過氧化氫催化裝 置，所述過氧化氫催化裝置用于對(duì)過氧化氫進(jìn)行催化而得到氧氣和水，所述燃料儲(chǔ)存容器 通過燃料管路連通所述渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室，所述燃料控制閥設(shè)置在所述燃料管路上。
[0006] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述過氧化氫管路包括位于所述燃燒室內(nèi)的螺旋狀噴管，所述 螺旋狀噴管的管壁上設(shè)有通孔。
[0007] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述過氧化氫催化裝置包括過氧化氫入口、過氧化氫催化部件、 過氧化氫分解氣出口以及多個(gè)過氧化氫分配部件，所述過氧化氫入口、過氧化氫分配部件、 過氧化氫催化部件和過氧化氫分解氣出口依次設(shè)置在過氧化氫的流向路徑上，所述過氧化 氫入口和過氧化氫分解氣出口分別接入所述過氧化氫管路，相鄰的過氧化氫分配部件之間 具有過氧化氫通道，所述過氧化氫入口通過所述過氧化氫通道與所述過氧化氫催化部件連 通，所述過氧化氫催化部件上設(shè)有過氧化氫催化劑。
[0008] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述過氧化氫催化部件包括第一過氧化氫催化部件和第二過氧 化氫催化部件，第一過氧化氫催化部件和第二過氧化氫催化部件分別靠近所述過氧化氫分 配部件和過氧化氫分解氣出口，所述第一過氧化氫催化部件與過氧化氫分配部件之間、所 述第一過氧化氫催化部件與第二過氧化氫催化部件之間均設(shè)有止流部件。
[0009] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述過氧化氫儲(chǔ)存容器上設(shè)有過氧化氫增壓口，所述過氧化氫 增壓口用于向過氧化氫儲(chǔ)存容器中注入增壓氣體以防止過氧化氫和/或過氧化氫分解后 的氣體回流。
[0010] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述過氧化氫催化裝置含有陶瓷粒子催化劑或銀催化劑。
[0011] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述燃料儲(chǔ)存容器與燃料控制閥之間設(shè)有用于當(dāng)所述過氧化氫 控制閥打開設(shè)定時(shí)間段后輸送燃料的燃料輸送泵。
[0012] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述過氧化氫管路經(jīng)過所述燃燒室的壁進(jìn)入所述燃燒室。
[0013] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述過氧化氫控制閥與控制電路連接，用于當(dāng)所述渦噴發(fā)動(dòng)機(jī) 點(diǎn)火時(shí)打開。
[0014] 本實(shí)用新型還提供了一種渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，包括渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)，還包括任一所述的 過氧化氫輔助點(diǎn)火裝置。
[0015] 本過氧化氫輔助點(diǎn)火裝置解決了在氧氣稀薄的高空環(huán)境中渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)難以實(shí)現(xiàn) 迅速點(diǎn)火之難題，特別適合于驅(qū)動(dòng)機(jī)載短程導(dǎo)彈、訓(xùn)練靶機(jī)等在高空環(huán)境中工作且對(duì)快速 啟動(dòng)有較高要求的渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)。 【【專利附圖】

【附圖說明】】
[0016] 圖1是本實(shí)用新型一種實(shí)施例的過氧化氫輔助點(diǎn)火裝置的系統(tǒng)示意圖；
[0017] 圖2是本實(shí)用新型另一種實(shí)施例的過氧化氫輔助點(diǎn)火裝置的部分系統(tǒng)示意圖；
[0018] 圖3是本實(shí)用新型另一種實(shí)施例的過氧化氫輔助點(diǎn)火裝置的過氧化氫催化裝置 結(jié)構(gòu)示意圖。 【【具體實(shí)施方式】】
[0019] 以下對(duì)實(shí)用新型的較佳實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0020] 在一些實(shí)施例中，在渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，該過氧化氫輔助點(diǎn)火裝置，首先使過氧化 氫（可以采用高濃度過氧化氫high test peroxide,簡(jiǎn)稱HTP)經(jīng)過含有過氧化氫催化劑的 催化裝置而發(fā)生劇烈的分解反應(yīng)，生成由水蒸氣和氧氣所組成的高溫高壓混合氣并導(dǎo)入渦 噴發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室。在延遲設(shè)定時(shí)間后，如1-2秒后，燃料供應(yīng)系統(tǒng)啟動(dòng)，當(dāng)霧化的燃料如 礦物油等與高濃度過氧化氫的高溫分解氣相遇時(shí)，迅速燃燒并釋放大量的能量，驅(qū)動(dòng)渦噴 發(fā)動(dòng)機(jī)工作而輸出動(dòng)力，渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入了具有正常轉(zhuǎn)速的正常工作狀態(tài)。當(dāng)渦噴發(fā)動(dòng)機(jī) 完成點(diǎn)火之后，渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入正常循環(huán)工作狀態(tài)，此時(shí)，當(dāng)渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，壓氣 機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到正常工作轉(zhuǎn)速時(shí)，高速壓氣機(jī)供應(yīng)的氧氣（即使在氧氣稀薄的高空環(huán)境中） 可滿足渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)的高效燃燒需求，過氧化氫輔助點(diǎn)火裝置將停止工作；此時(shí)，渦噴發(fā)動(dòng)機(jī) 的燃料燃燒所需要的氧氣由壓氣機(jī)提供，渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)將保持持續(xù)的燃燒釋放能量而輸出動(dòng) 力。
[0021] 圖1是過氧化氫輔助點(diǎn)火裝置系統(tǒng)簡(jiǎn)圖，其包括燃料供應(yīng)子系統(tǒng)、輔助燃料供應(yīng) 子系統(tǒng)、電控單元ECU等組成部分。所述燃料供應(yīng)子系統(tǒng)包括燃料輸送泵6、燃料儲(chǔ)存容器 7、燃料加注口 8、燃料安全閥9、燃料壓力傳感器10、燃料控制閥11和燃料管路111。所述 輔助燃料供應(yīng)子系統(tǒng)包括過氧化氫儲(chǔ)存容器1、過氧化氫增壓口 2、安全閥3、過氧化氫壓力 傳感器4、過氧化氫控制閥16、過氧化氫催化裝置15和過氧化氫加注口，其中過氧化氫增壓 口 2同時(shí)可以作為該過氧化氫加注口。
[0022] 當(dāng)渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)18點(diǎn)火啟動(dòng)時(shí)，電控單元ECU5同時(shí)首先向過氧化氫控制閥16發(fā)出 指令信號(hào)，過氧化氫控制閥導(dǎo)通。這樣，已增壓而具有一定壓力的過氧化氫儲(chǔ)存容器1內(nèi)的 過氧化氫經(jīng)過過氧化氫控制閥16,在過氧化氫催化裝置15發(fā)生劇烈的催化分解反應(yīng)，并生 成包含氧氣的混合物，如氧氣和水蒸氣所組成的高溫混合氣；所生成的高溫混合氣分若干 路（圖1中示出了兩路，一路位于渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)18的下方，另一路位于渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)18的上 方）進(jìn)入渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)18,設(shè)置于渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)18內(nèi)的管路通過燃燒室13壁面上的小孔將反 應(yīng)生成的高溫混合氣噴入渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)18的燃燒室13內(nèi)。在經(jīng)過設(shè)定時(shí)間后，例如1-2秒 的時(shí)間延遲后，電控單元ECU5向燃料控制閥11發(fā)出開啟指令，燃料經(jīng)過燃料輸送泵6、燃料 控制閥11分為若干路進(jìn)入渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)18的燃燒室13(圖1中只示出兩路，分別位于 發(fā)動(dòng)機(jī)18的上方和下方）。在燃燒室13內(nèi)，當(dāng)霧化燃料（如礦物燃油）與過氧化氫的高溫 分解氣相遇時(shí)，將發(fā)生劇烈的燃燒反應(yīng)并釋放大量的能量，此時(shí)霧化燃料點(diǎn)火和燃燒所需 氧氣和能量主要由過氧化氫分解氣提供。
[0023] 渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)18工作時(shí)需燃料由燃料加注口 2加注至燃料儲(chǔ)存罐內(nèi)。過氧化氫儲(chǔ) 存罐1內(nèi)的過氧化氫通過過氧化氫加注口加注，過氧化氫加注口或增壓口 2后設(shè)有安全閥 3,所加注的過氧化氫的是高濃度過氧化氫，其質(zhì)量百分比優(yōu)選大于70%。過氧化氫在加注 完成之后，將增壓氣體通過過氧化氫增壓口 2注入過氧化氫儲(chǔ)存容器1內(nèi)，增壓氣體可以采 用惰性氣體例如氮?dú)猓酶邏旱獨(dú)馔ㄟ^過氧化氫增壓口對(duì)過氧化氫儲(chǔ)存罐1內(nèi)的過氧化 氫進(jìn)行增壓，以克服工作時(shí)過氧化氫在管路中流動(dòng)時(shí)的能量損失，防止工作時(shí)出現(xiàn)過氧化 氫和/或其分解氣回流現(xiàn)象發(fā)生。
[0024] 圖2所示為本實(shí)用新型第二種實(shí)施例，該實(shí)施例需在燃燒室13內(nèi)設(shè)置一螺旋形噴 管17,過氧化氫分解生成的氧氣和水蒸汽高溫混合氣通過入口 172進(jìn)入渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)18的燃 燒室13內(nèi)的螺旋形噴管17中，高溫混合氣體由螺旋形噴管17管壁上的小孔171及其末端 噴嘴173噴出，釋放能量和氧氣。本實(shí)施例能夠保證過氧化氫分解所釋放的能量和氧氣在 燃燒室13內(nèi)均勻分布，分解產(chǎn)生的氧氣能夠和燃料充分混合。
[0025] 過氧化氫催化裝置的催化劑可采用陶瓷粒子催化劑或銀催化劑，陶瓷離子催化劑 主要由高強(qiáng)度、耐高溫、高比面積的基體材料如Y-A1 203，以及對(duì)過氧化氫具有劇烈催化作 用的錳離子、銀離子、銅離子、鋅離子、鋇離子等金屬粒子按一定比例高溫焙燒而成。圖3所 示為一種實(shí)施例過氧化氫催化裝置（例如催化床）的示意圖，其包括過氧化氫入口 15-1、 過氧化氫分配部件15-2、第一止流裝置15-3和第二止流裝置15-5、第一過氧化氫催化部件 15-4和第二過氧化氫催化部件15-6以及支撐板15-7和過氧化氫分解氣出口 15-8,過氧化 氫入口 15-1、過氧化氫分配部件15-2、過氧化氫催化部件15-4、15-6和過氧化氫分解氣出 口 15-8依次設(shè)置在過氧化氫的流向路徑上，所述過氧化氫入口 15-1和過氧化氫分解氣出 口 15-8分別接入所述過氧化氫管路161，相鄰的過氧化氫分配部件12之間具有過氧化氫通 道，過氧化氫由過氧化氫入口 15-1進(jìn)入氧化氫催化裝置，過氧化氫分配部件15-2使得過氧 化氫的分布更加均勻地經(jīng)過第一過氧化氫催化部件15-4和第二過氧化氫催化部件15-6， 提高催化效率。在過氧化氫分配部件15-2和第一過氧化氫催化部件15-4、以及第一過氧化 氫催化部件15-4和第二過氧化氫催化部件15-6之間分別設(shè)有第一止流裝置15-3和第二 止流裝置15-5,第一止流裝置15-3和第二止流裝置15-5可確保過氧化氫從過氧化氫催化 部件的催化端面流過。在第二過氧化氫催化部件15-6和過氧化氫分解氣出口之間設(shè)有支 撐板15-7,本實(shí)施例的過氧化氫催化裝置可以采用銀催化劑。
[0026] 以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能 認(rèn)定本實(shí)用新型的具體實(shí)施只局限于這些說明。對(duì)于本實(shí)用新型所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù) 人員來說，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視 為屬于本實(shí)用新型由所提交的權(quán)利要求書確定的專利保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種過氧化氫輔助點(diǎn)火裝置，其特征是，包括過氧化氫儲(chǔ)存容器、過氧化氫催化裝 置、過氧化氫控制閥、燃料儲(chǔ)存容器和燃料控制閥，所述過氧化氫儲(chǔ)存容器通過過氧化氫管 路連通渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室，所述過氧化氫管路上設(shè)置所述過氧化氫控制閥和所述過氧化 氫催化裝置，所述過氧化氫催化裝置用于對(duì)過氧化氫進(jìn)行催化而得到氧氣和水，所述燃料 儲(chǔ)存容器通過燃料管路連通所述渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室，所述燃料控制閥設(shè)置在所述燃料管 路上。
2. 如權(quán)利要求1所述的過氧化氫輔助點(diǎn)火裝置，其特征是：所述過氧化氫管路包括位 于所述燃燒室內(nèi)的螺旋狀噴管，所述螺旋狀噴管的管壁上設(shè)有通孔。
3. 如權(quán)利要求1所述的過氧化氫輔助點(diǎn)火裝置，其特征是：所述過氧化氫催化裝置包 括過氧化氫入口、過氧化氫催化部件、過氧化氫分解氣出口以及多個(gè)過氧化氫分配部件，所 述過氧化氫入口、過氧化氫分配部件、過氧化氫催化部件和過氧化氫分解氣出口依次設(shè)置 在過氧化氫的流向路徑上，所述過氧化氫入口和過氧化氫分解氣出口分別接入所述過氧化 氫管路，相鄰的過氧化氫分配部件之間具有過氧化氫通道，所述過氧化氫入口通過所述過 氧化氫通道與所述過氧化氫催化部件連通，所述過氧化氫催化部件上設(shè)有過氧化氫催化 劑。
4. 如權(quán)利要求3所述的過氧化氫輔助點(diǎn)火裝置，其特征是：所述過氧化氫催化部件包 括第一過氧化氫催化部件和第二過氧化氫催化部件，第一過氧化氫催化部件和第二過氧化 氫催化部件分別靠近所述過氧化氫分配部件和過氧化氫分解氣出口，所述第一過氧化氫催 化部件與過氧化氫分配部件之間、所述第一過氧化氫催化部件與第二過氧化氫催化部件之 間均設(shè)有止流部件。
5. 如權(quán)利要求1所述的過氧化氫輔助點(diǎn)火裝置，其特征是：所述過氧化氫儲(chǔ)存容器上 設(shè)有過氧化氫增壓口，所述過氧化氫增壓口用于向過氧化氫儲(chǔ)存容器中注入增壓氣體以防 止過氧化氫和/或過氧化氫分解后的氣體回流。
6. 如權(quán)利要求1所述的過氧化氫輔助點(diǎn)火裝置，其特征是：所述過氧化氫催化裝置含 有陶瓷粒子催化劑或銀催化劑。
7. 如權(quán)利要求1所述的過氧化氫輔助點(diǎn)火裝置，其特征是：所述燃料儲(chǔ)存容器與燃料 控制閥之間設(shè)有用于當(dāng)所述過氧化氫控制閥打開設(shè)定時(shí)間段后輸送燃料的燃料輸送泵。
8. 如權(quán)利要求1所述的過氧化氫輔助點(diǎn)火裝置，其特征是：所述過氧化氫管路經(jīng)過所 述燃燒室的壁進(jìn)入所述燃燒室。
9. 如權(quán)利要求1所述的過氧化氫輔助點(diǎn)火裝置，其特征是：所述過氧化氫控制閥與控 制電路連接，用于當(dāng)所述渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火時(shí)打開。
10. -種渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，包括渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征是，還包括如權(quán)利要求1至9任一所 述的過氧化氫輔助點(diǎn)火裝置。
【文檔編號(hào)】F02K9/95GK203906121SQ201420270257
【公開日】2014年10月29日 申請(qǐng)日期:2014年5月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月23日
【發(fā)明者】夏必忠, 任世遠(yuǎn), 田勇 申請(qǐng)人:清華大學(xué)深圳研究生院