[發明專利]一種沖壓發動機用粉漿燃料

在審

• 申請號: 201910172004.0
• 申請日: 2019-03-07
• 公開（公告）號: CN109694759A
• 公開（公告）日: 2019-04-30
• 發明（設計）人: 鄧哲;李宏巖;樊學忠;王春光;胡少青;許桂陽;龔建良;張曉軍;鞏倫昆;傅學金
• 申請（專利權）人: 西安近代化學研究所
• 主分類號: C10L1/04
• 分類號: C10L1/04;C10L1/10;C10L1/12;C10L1/182
• 代理公司: 中國兵器工業集團公司專利中心 11011
• 代理人: 梁勇

本發明公開了一種沖壓發動機用粉漿燃料，是為了解決現有技術無法兼顧高能量、高密度、高燃燒性能、高調節比性能的問題。本發明包括固體顆粒及液體填料，將多級配的固體顆粒堆積摻混均勻至體積不變時，按本發明中要求的比例加入液體填料進行攪拌混合后得到此種燃料。本發明成本低廉，兼顧了高能量、高密度、高燃燒性能和高調節比等性能，適用于沖壓發動機領域。

技術領域

本發明涉及一種燃料，適用于火箭發動機及沖壓發動機領域。

背景技術

目前沖壓發動機常用的燃料為固體燃料、液體燃料及新型凝膠和膏體燃料。沖壓發動機燃料的能量、密度、流量調節能力及燃燒性能都非常重要。固體富燃燃料由粘合劑和氧化劑和高能添加劑組成，受工藝影響，其粘接劑的含量高，限制了其高能組分添加量，固體燃料還要添加適量氧化劑組分(如高氯酸銨)來提高一次燃燒產物的產氣量，以保證一次噴射效率，所以固體富燃燃料密度高(1.55～1.65g/cm³)，但能量低(9000N·s/kg)、而且由于一次燃燒產物為高溫氣固兩相混合物，其流量調節閥體的熱防護難度高，其流量調節能力差。液體燃料能量高，實際比沖能夠達到12000N·s/kg以上。不需要一次燃燒，故流量調節能力強，但其缺點也十分明顯，其密度值普遍在1g/cm³以下，液氫的密度更低。在液體燃料中加入鋁粉或者硼粉等高密度組分，即凝膠和膏體燃料，能量、密度都較高。但是為了防止其中的高密度顆粒沉淀，需要添加劑，使凝膠和膏體燃料的粘性非常大，造成噴注霧化性能差，導致燃燒性能較差，同時也使得溫度適應范圍變窄。

發明內容

為了解決現有燃料技術的不足和缺陷，本發明提供一種用于沖壓發動機的粉漿燃料。

本發明粉漿燃料由液體填料和固體顆粒組成，固液質量比為3～5:1，其密度為1.2g/cm³～2g/cm³。固體顆粒相互接觸支撐，液體填料填充固體顆粒之間的空隙，所以不需要添加劑防止其中的高密度顆粒沉淀。根據堆積理論，固體顆粒在確定粒度級配并攪拌均勻一定時間以后其體積將維持一定值保持不變，其密度為堆積密度。使用液體填料前的固體顆粒與使用液體填料后的粉漿燃料表觀體積相等。

常用的固體顆粒有固體碳氫燃料(蒽、芴、金剛烷、立方烷等)、金屬顆粒(Mg、Al、B、鎂鋁合金等)、金屬氫化物(AlH₃、硼烷等)和經過預處理的金屬顆粒(丁羥團聚鋁粉、丁羥團聚硼粉等)，常用的液體填料有液體碳氫燃料(液態烴類、美國RJ、JP系列航空煤油，如RJ-4、RJ-5、JP-4、JP-5、JP-7、JP-8、JP-9、JP-10等)。

本發明優點：

(1)兼顧了液體燃料的高能量和固體燃料的高密度，若以粒度10～40μm純鋁為固體顆粒(體積分數約60％)，JP-10為液體填料(體積分數約40％)，其實際比沖能夠達到12000N·s/kg，密度能夠達到1.99g/cm³；

(2)粉漿燃料流量調節能力更強，粉漿具有一定的流動性，相比固體燃料來說不經過一次燃燒，可以使用液體燃料的擠壓噴注供應方式，流量閥設計難度低，相比膏體和凝聚燃料沒有防沉淀添加劑，寬溫度流量調節適應性更好；

(3)粉漿燃料相比固體燃料安全性更強，由于不需要進行一次燃燒，故燃料中沒有氧化劑；

(4)霧化性能和燃燒性能比凝膠燃料更好，由于固體顆粒相互接觸支撐，不存在顆粒沉淀問題，不需要添加凝膠劑，故霧化性能和燃燒性能比膏體和凝膠燃料更好。

附圖說明

圖1為本發明燃料內部結構圖，其中1容器，2液體填料，3固體顆粒。

圖2為實施例中粒度10～40μm鋁粉的掃描電鏡圖。

圖3為實施例中粒度1～5μm鋁粉的掃描電鏡圖。