[实用新型]旋转切削式供粉系统及其粉末燃料冲压发动机

说明书

本发明提供一种粉末燃料冲压发动机的旋转切削式供粉系统，包括：控制段和流化段；控制段包括罐体和底盖，底盖上设置有控制气接嘴，罐体内设置有活塞腔体和燃料药柱，活塞腔体和燃料药柱之间设置有活塞盘，控制气接嘴和活塞腔体相连通；流化段包括壳体，壳体外侧设置有流化气接嘴，壳体内形成流化腔体，流化腔体内设置有导流组件和切削轮，导流组件和切削轮相连；导流组件上设置有流化气布气孔，流化气布气孔、流化气接嘴、以及流化腔体相联通；底盖前端设置有驱动轮，驱动轮通过传动轴与切削轮相连。本发明能实现对粉末燃料和流化气的精确供给。

技术领域

本发明涉及航空航天领域，具体为一种旋转切削式供粉系统及其粉末燃料冲压发动机。

背景技术

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。

粉末燃料冲压发动机使用高能固体粉末(铝、镁、硼、碳等)为燃料、冲压空气为氧化剂和工质，其主要部件有粉末燃料、储箱、燃料供应系统、进气道、预燃室、燃烧室、点火装置和喷管。粉末燃料经粉末燃料供应系统流化后进入预燃室和燃烧室与冲压空气燃烧反应，最后燃烧产物从喷管喷出产生推力。

粉末燃料供应系统是实现粉末燃料冲压发动机稳定燃烧和推力调节的关键，其供应性能的优劣直接影响发动机性能的好坏。当前主要有两类粉末燃料供应方案。一类是流化床式粉末燃料供应系统。Bell航空公司所设计的粉末供应装置，其结构类似于工业生产中的流化床，工作原理为：粉末装填在燃料储箱中，流化气从活塞杆引入，经活塞表面的布风板进入粉末床体，并携带粉末从出口喷出，活塞在另一路控制气作用下将储箱内的粉末压紧。活塞表面均匀分布的小孔，可使气固混合物均匀分散，同时可防止粉末回流。之后诸多学者都在该装置基础上进行改进，实现了粉末燃料的流化供应。1993年M.L.Meyer提出的粉末供应系统铝粉贮存在圆柱形容器中，粉末之间的空隙由氮气填充。打开运行阀，活塞杆引入气体进入圆筒将粉末带走。工作过程中，活塞依靠气体推动始终压紧粉末。

文献公开了一种流化床式粉末燃料供应装置，流化气可用惰性气体或有利于着火和燃烧的气体，活塞可由电机、压缩气体或机械机构推动。试验证明，该装置可获得较稳定的流量，其试验中粉末供应装置最大尺寸结构可装填59kg的铝粉，供应时间最高达1小时，粉末流量调节通过改变活塞压力和喷射孔直径实现；还提出粉末燃料可做特殊包覆处理，使燃料的装填率和流化特性更优。

另一类气流夹带式粉末燃料供应系统。为体现粉末燃料冲压发动机构型简单的优势，文献提出了一种结构更简单的粉末燃料供应系统。其基本工作原理为：流化气从头部的环形切缝中吹入，高速掠过粉体表面，储箱内的粉末燃料在气相拖曳力的作用下被卷起并喷出，实现了燃料的流化。储箱尾部的活塞杆不断将燃料向前推动，因此保证了燃料的连续供应，且其燃料流量可以依靠活塞运动速度控制。在其试验中该供应系统可实现粉末燃料稳定供应3-6分钟。

国防科技大学的韩超设计了一套粉末燃料供应系统，其原理与上述粉末燃料供应系统相似，并可在高压条件下工作，活塞由直线电机推动前进。

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。

发明内容

本发明的目的是提供一种粉末燃料冲压发动机的旋转切削式供粉系统，采用机械旋转切削方式实现对粉末燃料和流化气的精确供给。

本发明通过下述技术方案实现：

本发明提供一种粉末燃料冲压发动机的旋转切削式供粉系统，包括：控制段、以及和所述控制段相连的流化段；