[發(fā)明專利]一種空氣渦輪火箭發(fā)動機系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210013224.0
• 申請日: 2022-01-06
• 公開（公告）號: CN114320666B
• 公開（公告）日: 2023-06-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 宋佳文;羅世彬;孫雨航;劉俊;李珺
• 申請（專利權(quán)）人: 中南大學
• 主分類號: F02K9/62
• 分類號: F02K9/62;F02K9/44;F02K9/58
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 陜芳芳

本發(fā)明公開了一種空氣渦輪火箭發(fā)動機系統(tǒng)，包括燃燒室、燃料輸送系統(tǒng)和助燃氣系統(tǒng)，燃燒室的燃料入口與燃料輸送系統(tǒng)相連，燃燒室的進風口與助燃氣系統(tǒng)相連，進風口設(shè)有用以阻止燃燒產(chǎn)物從進風口排出的進氣閥。燃料和助燃氣體在燃燒室內(nèi)混合并燃燒，進風口設(shè)有進氣閥，燃燒過程中進氣閥關(guān)閉，燃料燃燒近似于等容加熱過程。當循環(huán)吸熱量一定時，等容循環(huán)的放熱量要小于傳統(tǒng)燃燒室等壓循環(huán)的放熱量。因此，空氣渦輪火箭發(fā)動機系統(tǒng)的理想循環(huán)功更大，循環(huán)的熱效率更高，因而可提高空氣渦輪火箭發(fā)動機系統(tǒng)單位推力和比沖。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及渦輪基組合循環(huán)發(fā)動機系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種空氣渦輪火箭發(fā)動機系統(tǒng)。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的膨脹式空氣渦輪火箭發(fā)動機系統(tǒng)相比于同類型(如燃氣發(fā)生器空氣渦輪火箭發(fā)動機系統(tǒng))的其他發(fā)動機系統(tǒng)產(chǎn)生的推力較小，較低溫度的燃氣驅(qū)動渦輪的功率較小。容易造成壓力機和燃料泵增壓能力不足、跨聲速/高超聲速下推阻平衡較難實現(xiàn)，制約了膨脹式空氣渦輪火箭發(fā)動機系統(tǒng)在寬速域飛行器方面的應用。

因此，如何提供一種解決上述問題的技術(shù)方案是本領(lǐng)域技術(shù)人員急需解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種空氣渦輪火箭發(fā)動機系統(tǒng)，其在燃燒室的進風口設(shè)置了進氣閥，使燃料燃燒過程中近似于等容加熱，因而燃燒室內(nèi)循環(huán)更接近漢弗萊循環(huán)，提高了做功效率。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種空氣渦輪火箭發(fā)動機系統(tǒng)，包括燃燒室、燃料輸送系統(tǒng)和助燃氣系統(tǒng)，所述燃燒室的燃料入口與所述燃料輸送系統(tǒng)相連，所述燃燒室的進風口與所述助燃氣系統(tǒng)相連，所述進風口設(shè)有用以阻止燃燒產(chǎn)物從所述進風口排出的進氣閥。

優(yōu)選地，還包括進氣道，所述燃料輸送系統(tǒng)包括燃料儲箱、主閥門和預冷器，所述預冷器設(shè)置在所述進氣道的尾部。

優(yōu)選地，所述燃料輸送系統(tǒng)還包括換熱器，所述換熱器位于尾噴管和所述燃燒室的排氣口之間，所述預冷器的出口與所述換熱器的冷媒入口相連。

優(yōu)選地，所述燃料輸送系統(tǒng)還包括燃料泵和燃氣渦輪，所述燃料泵位于所述主閥門和所述燃料儲箱之間，所述燃氣渦輪位于所述換熱器與所述燃燒室的燃料入口之間，且所述燃氣渦輪與所述燃料泵相連、用以驅(qū)動所述燃料泵。

優(yōu)選地，所述燃料輸送系統(tǒng)還包括主渦輪，所述助燃氣系統(tǒng)包括位于所述預冷器后方的壓氣機，所述主渦輪位于所述燃氣渦輪與所述燃燒室的燃料入口之間，且所述主渦輪與所述壓氣機相連、用以驅(qū)動所述壓氣機。

優(yōu)選地，所述燃料儲箱和所述燃料泵之間設(shè)有節(jié)流閥。

優(yōu)選地，所述進氣閥為放氣活門。

本發(fā)明所提供的空氣渦輪火箭發(fā)動機系統(tǒng)，包括燃燒室、燃料輸送系統(tǒng)和助燃氣系統(tǒng)，燃燒室的燃料入口與燃料輸送系統(tǒng)相連，燃燒室的進風口與助燃氣系統(tǒng)相連，進風口設(shè)有用以阻止燃燒產(chǎn)物從進風口排出的進氣閥。

燃料和助燃氣體在燃燒室內(nèi)混合并燃燒，進風口設(shè)有進氣閥，燃燒過程中進氣閥關(guān)閉，燃料燃燒近似于等容加熱過程，當循環(huán)吸熱量一定時，等容循環(huán)的放熱量要小于等壓循環(huán)的放熱量。因此，空氣渦輪火箭發(fā)動機系統(tǒng)的理想循環(huán)功更大，循環(huán)的熱效率更高，因而可提高空氣渦輪火箭發(fā)動機系統(tǒng)單位推力和比沖。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明所提供的空氣渦輪火箭發(fā)動機系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1中燃燒室的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為圖1中空氣渦輪火箭發(fā)動機系統(tǒng)理想熱力循環(huán)的p-v圖；