技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)，尤其涉及一種流化粉末推進(jìn)劑的超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)。

背景技術(shù)：

伴隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展臨近空間成為現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中的新戰(zhàn)場(chǎng)。臨近空間一般是指距地面20～100km的空域，介于飛機(jī)最高飛行高度與空間軌道飛行器最低高速之間，不僅具有相對(duì)安全的工作環(huán)境，還能夠以較低的成本提供比衛(wèi)星更多、更精確的信息。當(dāng)飛行高度擴(kuò)展到臨近空間時(shí)，渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)和亞燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)都遇到了嚴(yán)重的瓶頸。為此，超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)燃料比沖遠(yuǎn)高于現(xiàn)有的渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)和壓燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)，能夠?qū)崿F(xiàn)更高的飛行速度以及飛行高度，同時(shí)降低空間運(yùn)輸成本，適用于高超聲速巡航導(dǎo)彈、高超聲速飛機(jī)和空天飛機(jī)等新型飛行器。

現(xiàn)有研制、試用的超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)屬于吸氣式推進(jìn)系統(tǒng)，自身攜帶貧氧推進(jìn)劑。來流空氣通過進(jìn)氣道進(jìn)入燃燒室，在燃燒室內(nèi)超音速來流與推進(jìn)劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成的高速氣體從噴管噴射出去產(chǎn)生推力。按使用的推進(jìn)劑類型可分為固體燃料超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)和液體燃料超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)兩種。

固體推進(jìn)劑超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的缺點(diǎn)是流量不可控，無法多次啟動(dòng)/熄火。液體推進(jìn)劑超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)安全性較低，且推進(jìn)劑體積密度小、結(jié)構(gòu)復(fù)雜。同時(shí)當(dāng)前的超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)都面臨著燃燒效率低，處理及貯存不方便等問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種流化粉末推進(jìn)劑的超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)，以解決克服固體推進(jìn)劑不可多次啟動(dòng)以及流量不可調(diào)的困難，同時(shí)充分利用來流氣體，提高發(fā)動(dòng)機(jī)比沖的問題。

為解決存在的技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種流化粉末推進(jìn)劑的超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)，包括外殼和進(jìn)氣道中心體，所述的外殼包裹的內(nèi)腔分成進(jìn)氣道、燃燒室和噴管三部分，外殼包裹進(jìn)氣道中心體形成的內(nèi)腔為進(jìn)氣道，氣道中心體末端到外殼尾部包裹的內(nèi)腔為燃燒室，外殼尾部的出口為噴管；所述的進(jìn)氣道中心體內(nèi)嵌推進(jìn)劑貯箱，推進(jìn)劑貯箱內(nèi)裝填粉末狀的固體推進(jìn)劑，進(jìn)氣道中心體上開孔形成收斂通道，收斂通道位于進(jìn)氣道隔離段起始位置，收斂通道將進(jìn)氣道與推進(jìn)劑貯箱相連，直接將進(jìn)氣道內(nèi)的部分空氣引入推進(jìn)劑貯箱中；進(jìn)氣道中心體末端收斂通道作為粉末狀的固體推進(jìn)劑的噴射口，推進(jìn)劑貯箱與噴射口之間設(shè)有預(yù)混室，在噴射口上沿環(huán)向布置火花塞；所述的推進(jìn)劑貯箱末端裝有流量調(diào)節(jié)裝置，用于流化的粉末狀的固體推進(jìn)劑的流量調(diào)節(jié)。

本發(fā)明的流量調(diào)節(jié)裝置可采用流量調(diào)節(jié)閥等現(xiàn)有的粉末狀的固體推進(jìn)劑的流量調(diào)節(jié)裝置，本發(fā)明公開的一種采用流量調(diào)節(jié)裝置采用圓板式流量調(diào)節(jié)裝置，所述的圓板式流量調(diào)節(jié)裝置由固定孔板及可轉(zhuǎn)動(dòng)孔板組成，固定孔板上均勻布置大小一致的圓形氣孔，邊緣布置有多個(gè)固定孔板卡槽，用于和可轉(zhuǎn)動(dòng)孔板相連；可轉(zhuǎn)動(dòng)孔板上沿徑向布置有一周月牙形氣槽，每個(gè)月牙形氣槽的徑向位置與相應(yīng)的圓形氣孔的徑向位置相對(duì)應(yīng)，可轉(zhuǎn)動(dòng)孔板邊緣與固定孔板卡槽對(duì)應(yīng)位置相應(yīng)布置有多個(gè)帶凸起的可轉(zhuǎn)動(dòng)孔板凸起卡槽用于和固定孔板相連，可轉(zhuǎn)動(dòng)孔板通過可轉(zhuǎn)動(dòng)孔板凸起卡槽安裝在固定孔板的固定孔板卡槽中，可轉(zhuǎn)動(dòng)孔板以卡槽形式安裝在固定孔板上，可轉(zhuǎn)動(dòng)孔板并通過轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)可轉(zhuǎn)動(dòng)孔板的月牙形氣槽的開口面積，從而調(diào)節(jié)粉末狀的固體推進(jìn)劑的流量。

有益效果：本發(fā)明的流化粉末超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)能提供同液體推進(jìn)劑發(fā)動(dòng)機(jī)一樣的流量控制以及多次啟動(dòng)的能力，克服了固體推進(jìn)劑不可多次啟動(dòng)以及流量不可調(diào)的困難，同時(shí)有固體推進(jìn)劑發(fā)動(dòng)機(jī)的安全性。流化粉末推進(jìn)劑不會(huì)遇到低溫問題，這是連最好的固體和非冷凍液體推進(jìn)劑發(fā)動(dòng)機(jī)都會(huì)遇到的問題。無論同液體推進(jìn)劑還是固體推進(jìn)劑超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)相比，流化粉末推進(jìn)劑由于在碰撞區(qū)比較容易分散，因此能達(dá)到更充分的混合和燃燒。由于所述粉末推進(jìn)劑的貯存狀態(tài)使其相較于其它超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)更容易處理、貯存和包裝。

本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，質(zhì)量較輕，可靠性高，克服了固體推進(jìn)劑不可多次啟動(dòng)以及流量不可調(diào)的困難，同時(shí)充分利用來流氣體，提高了推進(jìn)劑的密度和總沖量，提高了發(fā)動(dòng)機(jī)比沖，提高了燃燒效率。本發(fā)明可以作為各種高超音速飛行器動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明流化粉末推進(jìn)劑超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的外形示意圖；

圖2是本發(fā)明流化粉末推進(jìn)劑超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的內(nèi)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明流化粉末推進(jìn)劑超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的固定孔板示意圖；

圖4是本發(fā)明流化粉末推進(jìn)劑超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的可轉(zhuǎn)動(dòng)孔板示意圖；

如圖所示各數(shù)字分別表示如下：1.外殼；2.進(jìn)氣道中心體；3.推進(jìn)劑貯箱；4.火花塞；5.進(jìn)氣道；6.燃燒室；7.噴管；8.收斂通道；9.噴射口；10.預(yù)混室；11.固定孔板；12.可轉(zhuǎn)動(dòng)孔板；13.圓形氣孔；14.固定孔板卡槽；15.月牙形氣槽；16. 可轉(zhuǎn)動(dòng)孔板凸起卡槽。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。

如圖1-2所示，一種流化粉末推進(jìn)劑超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)，包括外殼1、進(jìn)氣道中心體2、推進(jìn)劑貯箱3與火花塞4。外殼1包裹的內(nèi)腔分成三部分：進(jìn)氣道5、燃燒室6和噴管7，推進(jìn)劑貯箱3內(nèi)嵌于進(jìn)氣道中心體2內(nèi)，推進(jìn)劑貯箱3內(nèi)裝填極細(xì)的粉末狀的固體推進(jìn)劑。在進(jìn)氣道中心體2上開孔形成收斂通道8，收斂通道8位于進(jìn)氣道5隔離段起始位置，并以收斂通道8與推進(jìn)劑貯箱3相連，直接將進(jìn)氣道5內(nèi)的部分空氣引入推進(jìn)劑貯箱3，進(jìn)氣道中心體2末端收斂通道作為燃料的噴射口9，推進(jìn)劑貯箱3與噴射口9之間設(shè)有預(yù)混室10，在噴射口9上沿環(huán)向布置火花塞4。推進(jìn)劑貯箱3末端裝有固定孔板11以及可轉(zhuǎn)動(dòng)孔板12，使流化的粉末推進(jìn)劑流量可調(diào)。

如圖3-4所示, 推進(jìn)劑貯箱3末端裝有固定孔板11以及可轉(zhuǎn)動(dòng)孔板12，使流化的粉末推進(jìn)劑流量可調(diào)。固定孔板11上均勻布置大小一致的圓形氣孔13，邊緣布置6個(gè)固定孔板卡槽14用于和可轉(zhuǎn)動(dòng)孔板12相連?？赊D(zhuǎn)動(dòng)孔板12上沿徑向布置一周月牙形氣槽15，邊緣布置6個(gè)帶凸起的可轉(zhuǎn)動(dòng)孔板凸起卡槽16用于和固定孔板11相連。可轉(zhuǎn)動(dòng)孔板12以卡槽形式安裝在固定孔板11上，以60゜為轉(zhuǎn)動(dòng)角度單位。圓板式流量調(diào)節(jié)裝置可變更為流量調(diào)節(jié)閥。

具體工作時(shí)，來流空氣進(jìn)入進(jìn)氣道，進(jìn)入進(jìn)氣道的氣體一部分直接進(jìn)入燃燒室與推進(jìn)劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生推力，另一部分經(jīng)過中心體上的收斂通道進(jìn)入推進(jìn)劑貯箱。擠壓氣體進(jìn)入推進(jìn)劑貯箱后，增大貯箱內(nèi)的氣壓，使粉末推進(jìn)劑懸浮起來，通過不斷噴入的空氣驅(qū)動(dòng)粉末燃料像液體一樣流出貯箱，自噴射口噴出。通過轉(zhuǎn)動(dòng)貯箱末端的可轉(zhuǎn)動(dòng)孔板，調(diào)節(jié)孔板的開口面積，從而調(diào)節(jié)粉末推進(jìn)劑的流量。粉末推進(jìn)劑在預(yù)混室中隨著氣流的膨脹繼續(xù)保持懸浮運(yùn)動(dòng)，與空氣摻混更加均勻，經(jīng)過中心體末端的火花塞與燃燒室內(nèi)的空氣發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng)，燃?xì)饬鬟^燃燒室，經(jīng)過噴管噴出產(chǎn)生推力。

本發(fā)明經(jīng)過試驗(yàn)，結(jié)果證明可行。