[實用新型]旋轉切削式供粉系統及其粉末燃料沖壓發動機

有效

• 申請號: 201921415330.1
• 申請日: 2019-08-28
• 公開（公告）號: CN212535875U
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發明（設計）人: 席文雄;鄧哲;羅世彬;張正澤;戴健;李宏巖;戴婷;樊學忠;任蒙飛
• 申請（專利權）人: 中南大學;西安近代化學研究所
• 主分類號: F02K9/70
• 分類號: F02K9/70;F02K7/10;F02C3/26;F02C7/22
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• 代理人: 暫無信息

本發明提供一種粉末燃料沖壓發動機的旋轉切削式供粉系統，包括：控制段和流化段；控制段包括罐體和底蓋，底蓋上設置有控制氣接嘴，罐體內設置有活塞腔體和燃料藥柱，活塞腔體和燃料藥柱之間設置有活塞盤，控制氣接嘴和活塞腔體相連通；流化段包括殼體，殼體外側設置有流化氣接嘴，殼體內形成流化腔體，流化腔體內設置有導流組件和切削輪，導流組件和切削輪相連；導流組件上設置有流化氣布氣孔，流化氣布氣孔、流化氣接嘴、以及流化腔體相聯通；底蓋前端設置有驅動輪，驅動輪通過傳動軸與切削輪相連。本發明能實現對粉末燃料和流化氣的精確供給。

技術領域

本發明涉及航空航天領域，具體為一種旋轉切削式供粉系統及其粉末燃料沖壓發動機。

背景技術

粉末燃料沖壓發動機采用高能金屬或硼粉為燃料，兼具液體燃料沖壓發動機推力可調、比沖高及固體火箭沖壓發動機安全可靠、結構簡單等優點，尤其是固體/粉末或液體/粉末燃料組合沖壓發動機，粉末燃料的加入不僅可大幅提高傳統沖壓發動機的比沖等性能，還能改善并增加其原有功能，是極具發展潛力的新一代導彈動力裝置之一。

粉末燃料沖壓發動機使用高能固體粉末(鋁、鎂、硼、碳等)為燃料、沖壓空氣為氧化劑和工質，其主要部件有粉末燃料、儲箱、燃料供應系統、進氣道、預燃室、燃燒室、點火裝置和噴管。粉末燃料經粉末燃料供應系統流化后進入預燃室和燃燒室與沖壓空氣燃燒反應，最后燃燒產物從噴管噴出產生推力。

粉末燃料供應系統是實現粉末燃料沖壓發動機穩定燃燒和推力調節的關鍵，其供應性能的優劣直接影響發動機性能的好壞。當前主要有兩類粉末燃料供應方案。一類是流化床式粉末燃料供應系統。Bell航空公司所設計的粉末供應裝置，其結構類似于工業生產中的流化床，工作原理為：粉末裝填在燃料儲箱中，流化氣從活塞桿引入，經活塞表面的布風板進入粉末床體，并攜帶粉末從出口噴出，活塞在另一路控制氣作用下將儲箱內的粉末壓緊。活塞表面均勻分布的小孔，可使氣固混合物均勻分散，同時可防止粉末回流。之后諸多學者都在該裝置基礎上進行改進，實現了粉末燃料的流化供應。1993年M.L.Meyer提出的粉末供應系統鋁粉貯存在圓柱形容器中，粉末之間的空隙由氮氣填充。打開運行閥，活塞桿引入氣體進入圓筒將粉末帶走。工作過程中，活塞依靠氣體推動始終壓緊粉末。

文獻公開了一種流化床式粉末燃料供應裝置，流化氣可用惰性氣體或有利于著火和燃燒的氣體，活塞可由電機、壓縮氣體或機械機構推動。試驗證明，該裝置可獲得較穩定的流量，其試驗中粉末供應裝置最大尺寸結構可裝填59kg的鋁粉，供應時間最高達1小時，粉末流量調節通過改變活塞壓力和噴射孔直徑實現；還提出粉末燃料可做特殊包覆處理，使燃料的裝填率和流化特性更優。

另一類氣流夾帶式粉末燃料供應系統。為體現粉末燃料沖壓發動機構型簡單的優勢，文獻提出了一種結構更簡單的粉末燃料供應系統。其基本工作原理為：流化氣從頭部的環形切縫中吹入，高速掠過粉體表面，儲箱內的粉末燃料在氣相拖曳力的作用下被卷起并噴出，實現了燃料的流化。儲箱尾部的活塞桿不斷將燃料向前推動，因此保證了燃料的連續供應，且其燃料流量可以依靠活塞運動速度控制。在其試驗中該供應系統可實現粉末燃料穩定供應3-6分鐘。

國防科技大學的韓超設計了一套粉末燃料供應系統，其原理與上述粉末燃料供應系統相似，并可在高壓條件下工作，活塞由直線電機推動前進。

粉末燃料供給技術是粉末燃料沖壓發動機的核心技術，實現粉末燃料的連續、穩定、可控供給是發動機可靠工作的前提。

發明內容

本發明的目的是提供一種粉末燃料沖壓發動機的旋轉切削式供粉系統，采用機械旋轉切削方式實現對粉末燃料和流化氣的精確供給。

本發明通過下述技術方案實現：

本發明提供一種粉末燃料沖壓發動機的旋轉切削式供粉系統，包括：控制段、以及和所述控制段相連的流化段；