[發(fā)明專利]分排空氣渦輪火箭組合推進(jìn)系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210099718.5
• 申請(qǐng)日: 2022-01-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114294123A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-04-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 杜金峰;史新興;陳玉春
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): F02K3/00
• 分類號(hào): F02K3/00;F02C3/14;F02K1/78
• 代理公司: 西安維賽恩專利代理事務(wù)所(普通合伙) 61257
• 代理人: 張瑾

本發(fā)明涉及一種分排空氣渦輪火箭組合推進(jìn)系統(tǒng)，包括由火箭燃?xì)獍l(fā)生器及同軸設(shè)置的渦輪和壓氣機(jī)組成的空氣渦輪火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的核心機(jī)，核心機(jī)設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣內(nèi)；火箭燃?xì)獍l(fā)生器與火箭燃料輸送裝置相連，火箭燃?xì)獍l(fā)生器工作時(shí)產(chǎn)生的富燃燃?xì)怛?qū)動(dòng)渦輪帶動(dòng)壓氣機(jī)，壓氣機(jī)吸入空氣并增壓，增壓后的空氣直接進(jìn)入第一燃燒室，并在第一燃燒室中與噴入第一燃燒室的燃料燃燒放熱，燃?xì)饨?jīng)過(guò)外噴管膨脹做功產(chǎn)生推力；同時(shí)，在渦輪后的燃?xì)膺M(jìn)入第二燃燒室燃燒，之后直接由內(nèi)噴管噴出產(chǎn)生推力。本發(fā)明能夠解決燃?xì)獍l(fā)生器壓強(qiáng)高的問(wèn)題，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的燃?xì)夂涂諝獾膿交欤貙挵l(fā)動(dòng)機(jī)工作速域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種吸氣式推進(jìn)系統(tǒng)，尤其涉及一種空氣渦輪火箭組合推進(jìn)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著人類對(duì)速度的追求，發(fā)動(dòng)機(jī)的工作范圍越來(lái)越寬，飛行器對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的要求也越來(lái)越高，寬速域，零速起動(dòng)、性能好等。這都要求提高發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)不同速度的適應(yīng)性，1932年美國(guó)火箭之父戈達(dá)德提出了空氣渦輪火箭發(fā)動(dòng)機(jī)(ATR)，作為一種速域較為寬的發(fā)動(dòng)機(jī)，在導(dǎo)彈上具有一定的應(yīng)用。作為一種在Ma0-Ma3工作的發(fā)動(dòng)機(jī)不一定能夠滿足現(xiàn)在的寬范圍工作狀態(tài)。主要是由于發(fā)動(dòng)機(jī)燃?xì)獍l(fā)生器在高馬赫工作時(shí)，燃?xì)獍l(fā)生器的室壓過(guò)高，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)難度提高。這個(gè)室壓過(guò)高的問(wèn)題限制ATR發(fā)動(dòng)機(jī)的工作速域。

美國(guó)于1966年申請(qǐng)了專利號(hào)為US3237400A的渦輪火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，該發(fā)動(dòng)機(jī)只需要攜帶液氫燃料，將進(jìn)氣道附近的空氣吸入供應(yīng)系統(tǒng)用液氫冷卻然后將冷卻空氣和氫氣作為火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料，不需要像傳統(tǒng)ATR發(fā)動(dòng)機(jī)一樣攜帶氧化劑，增加了發(fā)動(dòng)機(jī)的工作時(shí)間，這樣帶來(lái)了燃?xì)獍l(fā)生器壓強(qiáng)高的問(wèn)題。

公開(kāi)專利號(hào)為CN103437914A發(fā)明出一種變循環(huán)ATR發(fā)動(dòng)機(jī)，該發(fā)動(dòng)機(jī)既可以短時(shí)間高速機(jī)動(dòng)，又可以長(zhǎng)時(shí)間低速經(jīng)濟(jì)巡航，同時(shí)具有比較快的起動(dòng)性能。該發(fā)明以航空發(fā)動(dòng)機(jī)為基礎(chǔ)，將燃?xì)獍l(fā)生器加入到航空發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪前面。高速機(jī)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，燃?xì)獍l(fā)生器產(chǎn)生的燃?xì)鈳?dòng)葉尖渦輪，葉尖渦輪帶動(dòng)壓氣機(jī)工作。長(zhǎng)時(shí)間低速經(jīng)濟(jì)巡航狀態(tài)以航空發(fā)動(dòng)機(jī)形式進(jìn)行工作。此方案沒(méi)有從根本上解決燃?xì)獍l(fā)生器壓強(qiáng)不匹配的問(wèn)題。

專利號(hào)CN 106050472 A發(fā)明出一種ATR并聯(lián)組合發(fā)動(dòng)機(jī)，該發(fā)動(dòng)機(jī)低速以ATR發(fā)動(dòng)機(jī)工作，高速以RBCC發(fā)動(dòng)機(jī)工作，拓寬了發(fā)動(dòng)機(jī)工作范圍。但是本質(zhì)上沒(méi)有解決ATR發(fā)動(dòng)機(jī)燃?xì)獍l(fā)生器壓強(qiáng)高的問(wèn)題。

吸氣式渦輪火箭發(fā)動(dòng)機(jī)或者改型都存在燃?xì)獍l(fā)生器壓強(qiáng)過(guò)高的問(wèn)題，這樣嚴(yán)重影響到了發(fā)動(dòng)機(jī)的工作速域，同時(shí)過(guò)高的壓強(qiáng)增加了制造的難度，且目前還沒(méi)有關(guān)于分別排氣的ATR推進(jìn)系統(tǒng)的學(xué)位論文與學(xué)術(shù)論文。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于避免現(xiàn)有技術(shù)的不足提供一種能夠解決燃?xì)獍l(fā)生器壓強(qiáng)高的問(wèn)題，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的燃?xì)夂涂諝獾膿交欤貙挵l(fā)動(dòng)機(jī)工作速域的分排空氣渦輪火箭組合推進(jìn)系統(tǒng)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：一種分排空氣渦輪火箭組合推進(jìn)系統(tǒng)，包括由火箭燃?xì)獍l(fā)生器及同軸設(shè)置的渦輪和壓氣機(jī)組成的空氣渦輪火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的核心機(jī)，所述的核心機(jī)設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣內(nèi)；

所述的火箭燃?xì)獍l(fā)生器設(shè)置在所述壓氣機(jī)后，在所述的火箭燃?xì)獍l(fā)生器外圍對(duì)應(yīng)設(shè)置有第一燃燒室；在所述火箭燃?xì)獍l(fā)生器后設(shè)置的渦輪的出口處設(shè)置有第二燃燒室；所述的火箭燃?xì)獍l(fā)生器與壓氣機(jī)相互獨(dú)立設(shè)置；

所述第二燃燒室的尾噴管為內(nèi)噴管，所述第一燃燒室的尾噴管為外噴管；所述的外噴管設(shè)置在內(nèi)噴管的外圍；

所述的火箭燃?xì)獍l(fā)生器與火箭燃料輸送裝置相連，火箭燃?xì)獍l(fā)生器工作時(shí)產(chǎn)生的富燃燃?xì)怛?qū)動(dòng)渦輪帶動(dòng)壓氣機(jī)，壓氣機(jī)吸入空氣并增壓，增壓后的空氣直接進(jìn)入第一燃燒室，并在第一燃燒室中與噴入第一燃燒室的燃料燃燒放熱，燃?xì)饨?jīng)過(guò)外噴管膨脹做功產(chǎn)生推力；同時(shí)，在渦輪后的燃?xì)膺M(jìn)入第二燃燒室燃燒，之后直接由內(nèi)噴管噴出產(chǎn)生推力。

進(jìn)一步的，所述第一燃燒室為雙壁結(jié)構(gòu)，第一燃燒室的外壁即為所述的發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣，第一燃燒室的內(nèi)壁即為所述第二燃燒室的外壁。