[发明专利]水冲压发动机增压进水系统在审

专利信息
申请号: 202210812992.2 申请日: 2022-07-12
公开(公告)号: CN115653784A 公开(公告)日: 2023-01-31
发明(设计)人: 罗凯;杨昊;黄闯;贺旭;刘帅忱;王宜菲;刘钊 申请(专利权)人: 西北工业大学
主分类号: F02K7/00 分类号: F02K7/00;F02K1/00;F02K1/06;F02C3/26;F02C7/22
代理公司: 西安弘理专利事务所 61214 代理人: 赵燕秋
地址: 710072 陕西*** 国省代码: 陕西;61
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摘要:
搜索关键词: 冲压 发动机 增压 进水 系统
【权利要求书】:

1.水冲压发动机增压进水系统,其特征在于,包括航行器壳体(1),所述航行器壳体(1)端部连接空化器(2),所述航行器壳体(1)内固定连接增压泵(3),所述增压泵(3)同轴连接涡轮机(4),所述涡轮机(4)通过气体管道a连接气体发生器(8),所述气体发生器(8)通过气体通道b连接至航行器壳体(1)靠近空化器(2)的一端,所述增压泵(3)输入端连接延伸至航行器壳体(1)外部的进水管道(5),所述增压泵(3)输出端通过液体管道连接燃烧室(6),所述燃烧室(6)内有与水反应生成气体的燃气的金属药(7),所述燃烧室(6)固定连接航行器壳体(1)远离空化器(2)的一端。

2.根据权利要求1所述水冲压发动机增压进水系统,其特征在于,所述燃烧室(6)端部连接尾喷管(9),所述尾喷管(9)延伸至航行器壳体(1)外部。

3.根据权利要求1所述水冲压发动机增压进水系统,其特征在于,所述涡轮机(4)为冲动式部分进气涡轮机。

4.根据权利要求1所述水冲压发动机增压进水系统,其特征在于,所述冲动式部分进气涡轮机包括喷管和叶栅,喷管以倾斜角α对准叶栅。

5.根据权利要求4所述水冲压发动机增压进水系统,其特征在于,所述喷管包括中部截面为按照形状分为依次相接的扩张段、喉部、收缩段,所述扩张段靠近并对准叶栅,所述收缩段采用苏联维氏公式设计,所述喉部采用圆角进行过渡,所述扩张段为圆锥形。

6.根据权利要求5所述水冲压发动机增压进水系统,其特征在于,所述喷管参数设计过程为:

将燃气在涡轮机内的热力学过程视作一个等熵膨胀过程,则工质在涡轮机的等熵比焓降为:

Δhl=CpTc(1-Bt(k-1)/k) (1)

式中,Bt为涡轮机的压比,Bt=pe/pc

假设涡轮机的效率为ηt,取定喷管流量损失系数求出工质的质量流量为:

则喷管喉部面积为:

喉部的直径表示为:

喷管有效出口直径为:

式中,为速度损失系数,出口速度cf为:

式中,Δhpg为在喷管内的焓降,取涡轮的反力度为0.05,则:

Δhpg=Δhl(1-0.05) (7)

喷管最小出口直径de_min和涡轮机部分进气度ε分别为:

7.根据权利要求4所述水冲压发动机增压进水系统,其特征在于,所述叶栅的参数设计方法为:

叶栅包括多个叶片,在已知涡轮中径D及转速n的情况下,得到叶片的线速度u表示为:

由速度三角形计算燃气工质在涡轮叶片入口处的相对速度ωi及叶片安装角β分别表示为:

根据经验公式计算叶片出口处的相对速度ωo为:

ωo=(0.95-0.00015ωii (13)

叶片高Hb=1.2de;叶片宽Bb=1.48de;叶栅截距tb=0.85de;叶片边缘厚度Sb=0.06de;叶片数Zn=πD/tb;压力面圆弧半径R1=Bb/2cosβ;吸力面半径R2=R1-tbsinβ。

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