[发明专利]一种基于燃烧室喷入含能材料粉末提升推力的冲压发动机

说明书

技术领域

本发明属于发动机技术领域，特别涉及一种基于燃烧室喷入含能材料粉末提升推力的冲压发动机。

背景技术

冲压发动机是一种利用来流高速空气的减速增压作用来完成增压燃烧，从而进行工作的喷气发动机。冲压发动机不需携带氧化剂，无需压气机和涡轮机等转动部件，具有能增加飞行器载荷能力和巡航距离的潜在优势。冲压发动机通常由进气道、燃烧室和喷管，这三个主要部件组成。飞行时，来流迎面空气通过进气道进行压缩减速，增压后的空气进入燃烧室与燃料混合进行等压燃烧，燃烧后产生的高温燃气在喷管中膨胀加速后喷出，产生推力。冲压发动机特有的性能优越性，更适合飞行器高速远航程的要求。在高速飞行中，冲压发动机产生的推力比涡轮喷气发动机大，经济性比火箭发动机好。而目前冲压发动机的适用范围有限，通常在飞行马赫数为3到4左右。影响冲压发动机向更高飞行速度发展的缺点在于其推力不足。主要由两方面的原因：一是发动机吸气过程的动能损失大；二是发动机内高温造成的燃气解离。为了实现吸气式高超声速飞行，其推力需大大增加，才能突破其应用壁垒。

发明内容

本发明的目的是：提供一种基于燃烧室喷入含能材料粉末提升推力的冲压发动机，通过在燃烧室设置含能材料粉末喷口，实现了含能材料粉末与液体燃料燃烧后产物的二次燃烧，提高了冲压发动机的推力，实现吸气式高超声速飞行。

本发明的技术方案是：一种基于燃烧室喷入含能材料粉末提升推力的冲压发动机，包括：进气道、火焰稳定器、火焰筒、尾喷管、燃烧室、含能材料粉末喷口；

所述进气道用于将高速来流空气压缩后送入所述燃烧室；

所述燃料喷嘴环位于所述进气道与所述火焰稳定器之间，用于将液体燃料喷入燃烧室；

所述火焰稳定器用于稳定液体燃料燃烧产生的火焰；

所述火焰筒用于稳定燃烧，提高燃烧速度和效率，以及筒壁的热防护；

所述尾喷管用于将燃烧后的高温气体膨胀加速喷出，产生推力；

所述燃烧室用于将液体燃料雾化后与空气发生混合燃烧，并将含有大量高温水蒸气和二氧化碳等燃烧产物，与含能材料粉末发生氧化还原反应，释放热能；

所述含能材料粉末喷口设置在所述燃烧室内，用于向所述燃烧室内喷射含能材料粉末。

更近一步地，所述含能材料粉末喷口中喷射的含能材料粉末为金属铍Be、镁Mg、铝Al、硼B、碳C、B₄C中的一种或多种的混合。

本发明通过在冲压发动机的的燃烧室中设置含能材料粉末喷口，向燃烧室喷射金属铍Be、镁Mg、铝Al、硼B、碳C、B₄C等含能材料粉末，使冲压发动机燃料燃烧后的高温燃烧产物，与所加入的含能材料粉末继续发生广义燃烧反应，释放热量，对发动机燃气的做功能力起到补充的作用，从而增大冲压发动机推力，实现吸气式高超声速飞行。

附图说明

图1为本发明系统组成示意图。

图中：1-进气道，2-燃料喷嘴环，3-火焰稳定器，4-火焰筒，5-尾喷管，6-燃烧室，7-含能材料粉末喷口

具体实施方式

实施例1：参见图1，一种基于液体燃料混合含能材料提升推力的冲压发动机，包括：进气道1、燃料喷嘴环2、火焰稳定器3、火焰筒4、尾喷管5、燃烧室6、含能材料粉末与液体燃料混合室7；

所述进气道(1)用于将高速来流空气压缩后送入所述燃烧室6；

所述燃料喷嘴环2位于所述进气道1与所述火焰稳定器3之间，用于将液体燃料喷入燃烧室；

所述火焰稳定器3用于稳定液体燃料燃烧产生的火焰；

所述火焰筒4用于稳定燃烧，提高燃烧速度和效率，以及筒壁的热防护；

所述尾喷管5用于将燃烧后的高温气体膨胀加速喷出，产生推力；

所述燃烧室6用于将液体燃料雾化后与空气发生混合燃烧，并将含有大量高温水蒸气和二氧化碳等燃烧产物，与含能材料粉末发生氧化还原反应，释放热能；

所述含能材料粉末喷口7设置在所述燃烧室6内，用于向所述燃烧室6内喷射含能材料粉末；

更近一步地，所述含能材料粉末喷口7中喷射的含能材料粉末为金属铍Be、镁Mg、铝Al、硼B、碳C、B₄C中的一种或多种的混合。