[發(fā)明專利]一種主動(dòng)冷卻亞燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)燃油切換的系統(tǒng)和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310451746.X
• 申請(qǐng)日: 2013-09-27
• 公開（公告）號(hào): CN103557091A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 袁濤;陸陽(yáng);李龍;王晶;孟令瑾;范學(xué)軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院力學(xué)研究所
• 主分類號(hào): F02K7/10
• 分類號(hào): F02K7/10
• 代理公司: 北京和信華成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11390
• 代理人: 王藝

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及亞燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域，特別涉及一種主動(dòng)冷卻亞燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)燃油切換的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

主動(dòng)冷卻亞聲速燃燒沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)要求采用機(jī)載燃料煤油對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室壁面進(jìn)行冷卻保護(hù)，之后將煤油噴入燃燒室進(jìn)行燃燒。采用燃料煤油對(duì)燃燒室進(jìn)行冷卻有幾個(gè)明顯的優(yōu)勢(shì)：一是對(duì)燃燒室進(jìn)行冷卻，保護(hù)燃燒室不受燃燒破壞，延長(zhǎng)燃燒室工作壽命；二是能夠預(yù)熱燃油，提高燃燒效率獲得更大推動(dòng)力；三是由于有冷卻保護(hù)，可以削減燃燒室壁面厚度，減輕發(fā)動(dòng)機(jī)重量，獲得更大的載重力。

但在長(zhǎng)時(shí)間工作時(shí)，燃燒室壁面溫度逐漸升高，對(duì)燃燒室進(jìn)行冷卻的煤油溫度也隨之升高，當(dāng)煤油溫度升高到一定程度后，煤油會(huì)進(jìn)入超臨界態(tài)。此時(shí)，煤油的密度隨溫度急劇降低，原本燃燒室上用于噴射液態(tài)煤油的噴孔不再適用于噴射超臨界態(tài)煤油，需要主動(dòng)冷卻亞聲速燃燒沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)能夠使用超臨界態(tài)煤油進(jìn)行燃燒，但目前還沒有與之相關(guān)的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提出一種主動(dòng)冷卻亞燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)燃油切換的系統(tǒng)和方法，使得亞聲速燃燒沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)在液態(tài)煤油燃燒和超臨界態(tài)煤油燃燒兩種燃燒狀態(tài)下均能夠正常工作。

為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種主動(dòng)冷卻亞燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)燃油切換的系統(tǒng)，包括：煤油輸送總管路、超臨界態(tài)煤油管路、液態(tài)煤油管路、控制系統(tǒng)、煤油切換閥、溫度傳感器和音速噴管流量計(jì)，其中，所述音速噴管流量計(jì)位于煤油輸送總管路上，所述音速噴管流量計(jì)的出口連接超臨界態(tài)煤油管路和液態(tài)煤油管路；所述溫度傳感器位于煤油輸送總管路上，尾噴管冷卻煤油出口和音速噴管流量計(jì)之間；所述煤油切換閥位于超臨界態(tài)煤油管路上，初始為關(guān)閉狀態(tài)；所述控制系統(tǒng)與所述溫度傳感器和煤油切換閥相連；控制系統(tǒng)通過溫度傳感器檢測(cè)到煤油溫度達(dá)到超臨界狀態(tài)時(shí)，則開啟煤油切換閥，使超臨界態(tài)煤油管路和液態(tài)煤油管路均為導(dǎo)通狀態(tài)。

優(yōu)選地，所述超臨界態(tài)煤油管路末端設(shè)置有超臨界態(tài)煤油噴油孔，所述超臨界態(tài)煤油噴油孔位于燃燒室面向尾噴管的法蘭盤上；

所述液態(tài)煤油管路末端設(shè)置有液態(tài)煤油噴油孔，所述液態(tài)煤油噴油孔位于進(jìn)氣道與燃燒室連接處的進(jìn)氣道側(cè)壁面上。

優(yōu)選地，所述超臨界態(tài)煤油噴油孔的面積比液態(tài)煤油噴油孔面積大一個(gè)數(shù)量級(jí)。

優(yōu)選地，所述超臨界態(tài)煤油噴油孔為8個(gè)，直徑為1.5毫米；

所述液態(tài)煤油噴油孔在兩側(cè)進(jìn)氣道上各有4個(gè)，直徑為0.4mm毫米。

優(yōu)選地，所述系統(tǒng)還包括點(diǎn)火器和氫氣供給系統(tǒng)，所述點(diǎn)火器位于所述法蘭盤的圓心；所述氫氣供給系統(tǒng)與所述超臨界態(tài)煤油噴油孔相連，用于將引燃用的氫氣借用超臨界煤油噴孔噴入燃燒室；

所述控制系統(tǒng)與所述點(diǎn)火器相連，當(dāng)開啟煤油切換閥時(shí)，控制點(diǎn)火器點(diǎn)火，保證切換后超臨界態(tài)煤油能夠順利點(diǎn)燃。

優(yōu)選地，所述系統(tǒng)還包括壓力傳感器，所述壓力傳感器位于煤油輸送總管路上，尾噴管冷卻煤油出口和音速噴管流量計(jì)之間，與所述控制系統(tǒng)相連，用于測(cè)量尾噴管冷卻煤油出口的煤油壓力，并將測(cè)量結(jié)果發(fā)送至所述控制系統(tǒng)。

為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種主動(dòng)冷卻亞燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)燃油切換的方法，包括：

控制系統(tǒng)通過溫度傳感器測(cè)量尾噴管冷卻煤油出口的煤油溫度；

當(dāng)控制系統(tǒng)檢測(cè)到煤油溫度達(dá)到超臨界狀態(tài)時(shí)，則開啟煤油切換閥，使超臨界態(tài)煤油管路和液態(tài)煤油管路均為導(dǎo)通狀態(tài)，使煤油通過超臨界態(tài)煤油噴油孔噴入燃燒室中。

優(yōu)選地，當(dāng)控制系統(tǒng)開啟煤油切換閥時(shí)，控制點(diǎn)火器點(diǎn)火，保證切換后超臨界態(tài)煤油能夠順利點(diǎn)燃。

本發(fā)明可以解決不同物性的煤油噴入燃燒室進(jìn)行燃燒的問題，從而使亞聲速燃燒沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)能夠由液態(tài)煤油燃燒順利過渡到超臨界態(tài)煤油燃燒，改變了之前亞聲速燃燒沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)僅能使用液態(tài)煤油進(jìn)行燃燒的狀況。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的主動(dòng)冷卻亞燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)燃油切換的系統(tǒng)示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例的主動(dòng)冷卻亞聲速燃燒沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)推力增益隨時(shí)間變化曲線。

具體實(shí)施方式

下文中將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互任意組合。