流化粉末推进剂的超燃冲压发动机的制作方法

技术领域

本发明涉及一种超燃冲压发动机，尤其涉及一种流化粉末推进剂的超燃冲压发动机。

背景技术：

伴随着科学技术的发展临近空间成为现代战争中的新战场。临近空间一般是指距地面20～100km的空域，介于飞机最高飞行高度与空间轨道飞行器最低高速之间，不仅具有相对安全的工作环境，还能够以较低的成本提供比卫星更多、更精确的信息。当飞行高度扩展到临近空间时，涡轮喷气发动机和亚燃冲压发动机都遇到了严重的瓶颈。为此，超燃冲压发动机燃料比冲远高于现有的涡轮喷气发动机和压燃冲压发动机，能够实现更高的飞行速度以及飞行高度，同时降低空间运输成本，适用于高超声速巡航导弹、高超声速飞机和空天飞机等新型飞行器。

现有研制、试用的超燃冲压发动机属于吸气式推进系统，自身携带贫氧推进剂。来流空气通过进气道进入燃烧室，在燃烧室内超音速来流与推进剂发生化学反应，生成的高速气体从喷管喷射出去产生推力。按使用的推进剂类型可分为固体燃料超燃冲压发动机和液体燃料超燃冲压发动机两种。

固体推进剂超燃冲压发动机的缺点是流量不可控，无法多次启动/熄火。液体推进剂超燃冲压发动机安全性较低，且推进剂体积密度小、结构复杂。同时当前的超燃冲压发动机都面临着燃烧效率低，处理及贮存不方便等问题。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种流化粉末推进剂的超燃冲压发动机，以解决克服固体推进剂不可多次启动以及流量不可调的困难，同时充分利用来流气体，提高发动机比冲的问题。

为解决存在的技术问题，本发明采用的技术方案为：一种流化粉末推进剂的超燃冲压发动机，包括外壳和进气道中心体，所述的外壳包裹的内腔分成进气道、燃烧室和喷管三部分，外壳包裹进气道中心体形成的内腔为进气道，气道中心体末端到外壳尾部包裹的内腔为燃烧室，外壳尾部的出口为喷管；所述的进气道中心体内嵌推进剂贮箱，推进剂贮箱内装填粉末状的固体推进剂，进气道中心体上开孔形成收敛通道，收敛通道位于进气道隔离段起始位置，收敛通道将进气道与推进剂贮箱相连，直接将进气道内的部分空气引入推进剂贮箱中；进气道中心体末端收敛通道作为粉末状的固体推进剂的喷射口，推进剂贮箱与喷射口之间设有预混室，在喷射口上沿环向布置火花塞；所述的推进剂贮箱末端装有流量调节装置，用于流化的粉末状的固体推进剂的流量调节。

本发明的流量调节装置可采用流量调节阀等现有的粉末状的固体推进剂的流量调节装置，本发明公开的一种采用流量调节装置采用圆板式流量调节装置，所述的圆板式流量调节装置由固定孔板及可转动孔板组成，固定孔板上均匀布置大小一致的圆形气孔，边缘布置有多个固定孔板卡槽，用于和可转动孔板相连；可转动孔板上沿径向布置有一周月牙形气槽，每个月牙形气槽的径向位置与相应的圆形气孔的径向位置相对应，可转动孔板边缘与固定孔板卡槽对应位置相应布置有多个带凸起的可转动孔板凸起卡槽用于和固定孔板相连，可转动孔板通过可转动孔板凸起卡槽安装在固定孔板的固定孔板卡槽中，可转动孔板以卡槽形式安装在固定孔板上，可转动孔板并通过转动调节可转动孔板的月牙形气槽的开口面积，从而调节粉末状的固体推进剂的流量。

有益效果：本发明的流化粉末超燃冲压发动机能提供同液体推进剂发动机一样的流量控制以及多次启动的能力，克服了固体推进剂不可多次启动以及流量不可调的困难，同时有固体推进剂发动机的安全性。流化粉末推进剂不会遇到低温问题，这是连最好的固体和非冷冻液体推进剂发动机都会遇到的问题。无论同液体推进剂还是固体推进剂超燃冲压发动机相比，流化粉末推进剂由于在碰撞区比较容易分散，因此能达到更充分的混合和燃烧。由于所述粉末推进剂的贮存状态使其相较于其它超燃冲压发动机更容易处理、贮存和包装。

本发明结构简单紧凑，质量较轻，可靠性高，克服了固体推进剂不可多次启动以及流量不可调的困难，同时充分利用来流气体，提高了推进剂的密度和总冲量，提高了发动机比冲，提高了燃烧效率。本发明可以作为各种高超音速飞行器动力推进系统。

附图说明

图1是本发明流化粉末推进剂超燃冲压发动机的外形示意图；

图2是本发明流化粉末推进剂超燃冲压发动机的内结构示意图；

图3是本发明流化粉末推进剂超燃冲压发动机的固定孔板示意图；

图4是本发明流化粉末推进剂超燃冲压发动机的可转动孔板示意图；

如图所示各数字分别表示如下：1.外壳；2.进气道中心体；3.推进剂贮箱；4.火花塞；5.进气道；6.燃烧室；7.喷管；8.收敛通道；9.喷射口；10.预混室；11.固定孔板；12.可转动孔板；13.圆形气孔；14.固定孔板卡槽；15.月牙形气槽；16. 可转动孔板凸起卡槽。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。

如图1-2所示，一种流化粉末推进剂超燃冲压发动机，包括外壳1、进气道中心体2、推进剂贮箱3与火花塞4。外壳1包裹的内腔分成三部分：进气道5、燃烧室6和喷管7，推进剂贮箱3内嵌于进气道中心体2内，推进剂贮箱3内装填极细的粉末状的固体推进剂。在进气道中心体2上开孔形成收敛通道8，收敛通道8位于进气道5隔离段起始位置，并以收敛通道8与推进剂贮箱3相连，直接将进气道5内的部分空气引入推进剂贮箱3，进气道中心体2末端收敛通道作为燃料的喷射口9，推进剂贮箱3与喷射口9之间设有预混室10，在喷射口9上沿环向布置火花塞4。推进剂贮箱3末端装有固定孔板11以及可转动孔板12，使流化的粉末推进剂流量可调。

如图3-4所示, 推进剂贮箱3末端装有固定孔板11以及可转动孔板12，使流化的粉末推进剂流量可调。固定孔板11上均匀布置大小一致的圆形气孔13，边缘布置6个固定孔板卡槽14用于和可转动孔板12相连。可转动孔板12上沿径向布置一周月牙形气槽15，边缘布置6个带凸起的可转动孔板凸起卡槽16用于和固定孔板11相连。可转动孔板12以卡槽形式安装在固定孔板11上，以60゜为转动角度单位。圆板式流量调节装置可变更为流量调节阀。

具体工作时，来流空气进入进气道，进入进气道的气体一部分直接进入燃烧室与推进剂发生化学反应产生推力，另一部分经过中心体上的收敛通道进入推进剂贮箱。挤压气体进入推进剂贮箱后，增大贮箱内的气压，使粉末推进剂悬浮起来，通过不断喷入的空气驱动粉末燃料像液体一样流出贮箱，自喷射口喷出。通过转动贮箱末端的可转动孔板，调节孔板的开口面积，从而调节粉末推进剂的流量。粉末推进剂在预混室中随着气流的膨胀继续保持悬浮运动，与空气掺混更加均匀，经过中心体末端的火花塞与燃烧室内的空气发生剧烈的化学反应，燃气流过燃烧室，经过喷管喷出产生推力。

本发明经过试验，结果证明可行。