一种粉末燃料供给装置及其冲压发动机

专利2025-03-18  13


本申请涉及冲压发动机的燃料供给领域,更具体地说,尤其涉及一种粉末燃料供给装置及其冲压发动机。


背景技术:

1、粉末燃料冲压发动机采用高能金属或硼粉为燃料,兼具液体燃料冲压发动机推力可调、比冲高及固体火箭冲压发动机安全可靠、结构简单等优点,尤其是固体/粉末或液体/粉末燃料组合冲压发动机,粉末燃料的加入不仅可大幅提高传统冲压发动机的比冲等性能,还能改善并增加其原有功能,是极具发展潜力的新一代导弹动力装置之一。粉末燃料供给技术是粉末燃料冲压发动机的核心技术,实现粉末燃料的连续、稳定、可控供给是发动机可靠工作的前提,是实现粉末燃料冲压发动机稳定燃烧和推力调节的关键。

2、目前,粉末燃料供给装置主要设计思路是利用惰性气体将储箱内的粉末燃料流态化,同时在活塞推动作用下保证粉末燃料的连续供给,最终以气/固两相流形式喷入燃烧室,完成燃料供应过程。

3、现有技术中的粉末燃料供给装置往往是采用电机驱动活塞式粉末供给装置,粉末装填在燃料储箱中,通过直线电机驱动活塞移动,这种方式对活塞运动稳定性调控具有明显的优势,但是该系统对电机功率提出了较高的要求,尤其当燃料储箱内的压力较高时,如不采用等压平衡等方式,电机很难推动活塞,另一方面,活塞与电机的输出杆直接连接,会相应的增加粉末燃料供给装置的长度,导致粉末燃料装置体积庞大、结构复杂,难以进行紧凑化机构设计和功能集成。

4、因此,亟需一种粉末燃料供给装置及其冲压发动机,结构简单,体积小,能够提高粉末燃料供给装置的集成化设计。


技术实现思路

1、为解决上述技术问题,本申请提供一种粉末燃料供给装置,结构简单,体积小,能够提高粉末燃料供给装置的集成化设计。

2、本申请提供的技术方案如下:

3、一种粉末燃料供给装置,包括:

4、储粉腔,所述储粉腔内设有活塞,所述活塞将所述储粉腔分隔为第一腔室和第二腔室,所述第二腔室内填装有金属粉末燃料;

5、套设在所述储粉腔的外侧的燃气室,所述燃气室内设有换热增压装置,所述换热增压装置用于将热能转化为压力能并输送至所述第一腔室内,所述第一腔室和所述第二腔室之间存在压力差,以使得所述活塞沿所述储粉腔的轴线方向移动;

6、所述燃气室内设置有引射腔,所述引射腔与所述第二腔室连通,以使得所述金属粉末燃料与所述燃气混合并输出。

7、优选地,所述换热增压装置具体为二氧化碳换热器、氩气换热器或氮气换热器中的任一项。

8、优选地,还包括:

9、设置在所述燃气室内,套装在所述储粉腔的外侧的流化腔;

10、设置在所述换热增压装置上,与所述流化腔连通的泄压口;

11、所述流化腔内设置有流化室,所述流化室与所述第二腔室连通,所述流化室远离所述储粉腔的一端与所述引射腔连通。

12、优选地,还包括:

13、设置在所述储粉腔内的压力传感器;

14、设置在所述泄压口的泄压开关;

15、与所述压力传感器相连,用于打开和关闭所述泄压开关的压力控制器。

16、优选地,所述流化室的进口与所述第二腔室连通,所述流化室的出口与所述引射腔连通,沿所述进口至所述出口的方向,所述流化室的内径渐缩。

17、优选地,所述引射腔朝远离所述第二腔室的方向渐缩。

18、优选地,还包括:

19、设置在所述燃气室内的药柱;

20、设置在所述燃气室内,用于点燃所述药柱的点火器。

21、优选地,所述燃气室内的燃气温度低于1500k。

22、一种冲压发动机,包括上述任一项所述的粉末燃料供给装置。

23、本发明提供的粉末燃料供给装置,首先由于设置有储粉腔以及燃气室,其中,储粉腔内设置有活塞,活塞将储粉腔分隔成第一腔室和第二腔室,第二腔室内填装有金属粉末燃料,通过活塞在储粉腔内移动,推动金属粉末燃料的进料,燃气室套装在储粉腔的外侧,燃气室内有燃气以及换热增压装置,换热增压装置用于将燃气的热能转化为压力能并输送至第一腔室内,第一腔室和第二腔室之间存在压力差,以使得活塞沿储粉腔的轴线方向移动,从而实现金属粉末燃料的进料,与现有技术相比,无须设置另外的活塞驱动装置,结构更加简单,体积更小。其次,还设置有引射腔,引射腔设置在燃气室内,燃气进入到引射腔内,且引射腔与第二腔室连通,活塞的推动下第二腔室内的金属粉末燃料进入到引射腔内,在燃气的动能作用下对金属粉末燃料引射增压后喷入到冲压发动机的燃烧室中,完成燃料供应的过程。由此可见,与现有技术相比,本发明实施例中的粉末燃料供给装置,通过换热增压装置吸收燃气的热能并转化为压力能推动移动活塞移动,无须设置另外的活塞驱动装置,通过燃气的动能,对金属粉末燃料引射增压后喷入到冲压发动机的燃烧室中,无须设置另外的气源驱动装置,与现有技术相比,本发明实施例提供的粉末燃料供给装置的结构更简单,体积更小,能够提高粉末燃料供给装置的集成化设计。

24、本申请还提供了一种冲压发动机,包括上述的粉末燃料供给装置,同样也能够实现上述技术效果,在此不再进行赘述。



技术特征:

1.一种粉末燃料供给装置,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的粉末燃料供给装置,其特征在于,

3.根据权利要求2所述的粉末燃料供给装置,其特征在于,

4.根据权利要求3所述的粉末燃料供给装置,其特征在于,

5.根据权利要求3所述的粉末燃料供给装置,其特征在于,

6.根据权利要求3所述的粉末燃料供给装置,其特征在于,

7.根据权利要求1至6所述的粉末燃料供给装置,其特征在于,

8.根据权利要求7所述的粉末燃料供给装置,其特征在于,

9.一种冲压发动机,其特征在于,包括权利要求1至8中任一项所述的粉末燃料供给装置。


技术总结
本申请公开一种粉末燃料供给装置及其冲压发动机,包括:储粉腔,所述储粉腔内设有活塞,所述活塞将所述储粉腔分隔为第一腔室和第二腔室,所述第二腔室内填装有金属粉末燃料;套设在所述储粉腔的外侧的燃气室,所述燃气室内设有换热增压装置,所述换热增压装置用于将热能转化为压力能并输送至所述第一腔室内,所述第一腔室和所述第二腔室之间存在压力差,以使得所述活塞沿所述储粉腔的轴线方向移动;所述燃气室内设置有引射腔,所述引射腔与所述第二腔室连通,以使得所述金属粉末燃料与所述燃气混合并输出。本申请提供的粉末燃料供给装置及其冲压发动机,相较于现有技术而言,结构简单,体积小,能够提高粉末燃料供给装置的集成化设计。

技术研发人员:席文雄,田志强,刘思佳
受保护的技术使用者:中南大学
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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