[发明专利]一种固体火箭粉末超燃冲压发动机

说明书

一种固体火箭粉末超燃冲压发动机，包括进气道、燃气发生器、超声速燃烧室以及尾喷管，还包括粉末供应系统，在所述进气道的内壁上开设有联通粉末供应系统的粉末喷出口，粉末供应系统输出的粉末燃料经粉末喷出口推进到进气道，进气道内的超声速来流空气卷吸粉末燃料以实现粉末燃料与超声速来流空气的掺混且在掺混后进入超声速燃烧室，粉末燃料以及富燃燃气在超声速燃烧室中燃烧产生的高温高压气体经尾喷管膨胀做功，产生推力。本发明可以通过粉末供应装置实现粉末燃料的供应量、供应速度等参数进行主动调节，具备推力可调的优点，可以使飞行器具有更好的机动性和更广的空域范围。

技术领域

本发明涉及航空航天领域的一种冲压发动机，特指一种固体火箭 粉末超燃冲压发动机。

背景技术

进入21世纪后，人类在空天技术上向着高超声速时代发展，未来 大气层中以马赫数大于5飞行的高超声速飞行器以其高速、高机动性 可有效的实现突防和快速打击，而这一目标的实现主要基于适合于高 马赫数飞行的先进吸气式推进系统。美国及全球主要军事及航天大国 近十几年的高超声速飞行器动力系统地面试验和飞行验证试验研究 表明，超燃冲压发动机能够很好地满足这一迫切需求。

超燃冲压发动机是一项涉及多门学科和多项前沿领域的尖端技术， 目前研究较为广泛的超燃冲压发动机主要分为液体燃料超燃冲压发 动机和固体燃料超燃冲压发动机两类，但是它们都具有各自的不足之 处。液体燃料超燃冲压发动机存在系统复杂、维护使用不便、可靠性 低等缺点，而固体燃料冲压发动机则存在无法实现燃料流量主动调节、 燃料组织困难、燃料效率低等缺点。

因此，为了满足未来高超声速飞行器对运载技术不断增长的要求， 必须发展新一代性能更加优良的超燃冲压发动机。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种固体火箭粉末超燃冲 压发动机。

为实现上述技术目的，本发明的技术方案是：

一种固体火箭粉末超燃冲压发动机，包括进气道、燃气发生器、 超声速燃烧室以及尾喷管，来流空气经进气道进入超声速燃烧室，燃 料在燃气发生器中燃烧，生成高温富燃燃气，富燃燃气经燃气发生器 的出口喷管进入超声速燃烧室。本发明还包括粉末供应系统，在所述 进气道的内壁上开设有联通粉末供应系统的粉末喷出口，粉末供应系 统输出的粉末燃料经粉末喷出口推进到进气道，进气道内的超声速来 流空气卷吸粉末燃料以实现粉末燃料与超声速来流空气的掺混且在 掺混后进入超声速燃烧室，粉末燃料以及富燃燃气在超声速燃烧室中 燃烧产生的高温高压气体经尾喷管膨胀做功，产生推力。

燃气发生器可采用液体燃料或固体燃料，为增加发动机的比冲， 燃气发生器产生的燃气为富燃燃气，富燃燃气在超声速燃烧室中与空 气二次掺混、燃烧放热。进入超声速燃烧室的富燃燃气的作用如下： 1)富燃燃气与掺混有粉末燃料的超声速来流空气燃烧，为发动机提 供热能；2)富燃燃气作为扰动源，增强粉末燃料与超声速来流空气 的掺混；3)富燃燃气作为高温点火源，点燃粉末燃料，为发动机提 供热能。

燃气发生器设置位置可以但不限于设置在进气道的内部且与进气 道同中心轴线设置，燃气发生器也可置于发动机壁面，燃气发生器喷 出的富燃燃气以一定的角度和速度进入超声速燃烧室。

粉末供应系统对粉末燃料的供应量、供应速度等参数可调，从而 可实现发动机推力可调。其中，粉末燃料采用质量比冲或体积比冲较 高的固体粉末，如镁粉、铝粉、硼粉、碳粉及其混合物等。

所述粉末供应系统包括输送机构、输送通道以及粉末燃料存储室， 粉末燃料存储在粉末燃料存储室内，输送机构工作将粉末燃料从粉末 燃料存储室内输出并经输送通道将粉末燃料输送出粉末喷出口进而 推进到进气道。