[发明专利]一种二次混合室隐藏式多级动力水下推进器及控制方法

说明书

本发明公开了一种二次混合室隐藏式多级动力水下推进器及控制方法，包括低速段发动机、加速段发动机以及高速段发动机，三种发动机结构上相互贯通，启动后顺序工作，空间布置合理，实现了最小空间内多级推进器的最优化设计；针对不同作战方针，将水冲压高金属含量推进剂发动机与传统药柱发动机相结合，并辅以涡轮动力输出装置，通过合理设计装药方式、调整装药量和冲压入水量满足不同航行速度下系统对推进动力的需求，突破了传统水下航行器单一航速的限制，可在同一航程中实现常规低速巡航和七倍于常规速度的高速打击两种典型运动状态。

技术领域

本发明属于水下航行器动力技术领域，具体涉及一种二次混合室隐藏式多级动力水下推进器及控制方法。

背景技术

目前，各国海军纷纷围绕海洋权益保护，瞄准新的作战需求，积极开展新型装备研制，陆续在水面舰艇、潜艇装备以及新概念新技术等方面取得重大进展。当前形势下，水下高效攻击性武器在现代战场中的作用显得愈加重要。水下武器的杀伤原理是折断对方的龙骨，隐蔽性强，拥有较好的突防效果和较高的命中率；可以增强战术的多样化，提高攻击效果。但在水下作战平台建设上，各国普遍受到动力系统效率低下这一问题的困扰，能源与动力系统是当前航行器在军事应用方面受限的一个主要技术难点。突破新能源开发与利用，提高武器的续航能力，使航行体向高兼容性和模块化方向发展是当前的重要任务。

在各种可利用的能源中，金属燃料所具有的高热值能量受到各国的重视，尤其部分金属燃烧过程所需要的氧化剂可以由工作环境中引入的水介质充当，其可行性和方便性已经得到证明，并在已有武器型号中得到利用，值得深入挖掘其具备的潜力。但在已有的航行器动力系统中，航速单一，难以实现航速转换，缺乏作战需要的灵活性。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种二次混合室隐藏式多级动力水下推进器及控制方法，可满足不同航行速度下系统对推进动力的需求，同时推进器具有结构紧凑化，重量轻型化的特点，最终可实现灵活作战。

一种二次混合室隐藏式多级动力水下高速航行器，包括低速段发动机，加速段发动机与高速段发动机；

所述高速段发动机包括高速段入水缓冲室(1)、高速段一次注水管路(2)、水冲压金属燃料(3)、高速段二次注水管路(4)、高速段燃烧室(20)、高速段喷管(5)和高速段二次混合燃烧室(23)；

所述加速段发动机主要包括固体推进剂(6)、加速段燃烧室(21)和加速段喷管(7)；

所述低速段发动机主要包括低速段入水口(8)、低速段挡板(9)、低速段入水缓冲室(10)、水泵(11)、低速段一次注水管路(12)、低速段二次注水管路(13)、涡轮(16)、变速器(17)、螺旋桨(18)、水冲压金属燃料(19)以及低速段燃烧室(22)；

所述高速段燃烧室(20)的一端封闭，外部端面上连接高速段入水缓冲室(1)；另一端开口，并依次连接有高速段二次混合燃烧室(23)和高速段喷管(5)；水冲压金属燃料(3)靠近高速段入水缓冲室(1)一侧浇铸于高速段燃烧室(20)内；高速段一次注水管路(2)与高速段二次注水管路(4)各有若干支，半包覆于高速段燃烧室(20)外表面；高速段一次注水管路(2)与高速段二次注水管路(4)的一端均联通高速段入水缓冲室(1)，高速段一次注水管路(2)的另一端伸入到高速段燃烧室(20)的内部空腔中，高速段二次注水管路(4)的另一端伸入到高速段二次混合燃烧室(23)中；

所述加速段发动机的加速段燃烧室(21)均为小型燃烧室，数量为偶数个，环形均布于高速段二次混合燃烧室(23)外侧；高金属含量固体推进剂(6)采用空心柱状的形式浇铸于各个加速段燃烧室(21)内，并在固体推进剂(6)中埋置金属丝；每一个加速段燃烧室(21)均连接一个加速段喷管(7)；

所述低速段发动机与加速段发动机通过低速段挡板(9)相间隔；低速段挡板(9)为环形，与各加速段燃烧室(21)的加速段喷管(7)通过爆炸螺栓连接，对各个加速段喷管(7)进行封盖；