本發(fā)明涉及固體燃料沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)，尤其涉及一種用于固體燃料沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的多級(jí)自適應(yīng)增強(qiáng)摻混裝置。

背景技術(shù)：

1、近年來，超聲速飛行器由于其潛在的軍事和民用價(jià)值，逐漸受到國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者的關(guān)注。對(duì)于超聲速飛行器，選擇合適的發(fā)動(dòng)機(jī)非常重要。固體燃料沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)因其無(wú)需攜帶氧化劑，僅依靠空氣中的氧與自身攜帶的固體燃料進(jìn)行燃燒反應(yīng)，從而具備極高的比沖(通常10000n·s/kg以上)，是固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的3～4倍，并且造價(jià)低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，因此成為超聲速飛行器的理想動(dòng)力裝置。

2、固體燃料沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的工作核心是一個(gè)管道式燃燒室，其中包含管狀結(jié)構(gòu)的固體燃料。固體燃料沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)在工作過程中，通過進(jìn)氣道吸收并滯止來流空氣，提高空氣溫度和壓力并流經(jīng)管狀燃料內(nèi)孔，與燃料熱解氣體在邊界層中發(fā)生擴(kuò)散燃燒。不同于固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，空氣中的氧氣可以在管狀通道中與燃料混合并發(fā)生燃燒反應(yīng)，這使得固體燃料沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)不需要攜帶任何氧化劑，發(fā)動(dòng)機(jī)性能更優(yōu)異。

3、然而，基于湍流邊界層理論的計(jì)算表明，在燃燒室出口，只有約50％的燃料能夠充分摻混燃燒，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒效率較低。這是因?yàn)楣腆w燃料沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)中的擴(kuò)散燃燒方式使得燃料與氧化劑之間的混合速率較低。此外，由于空氣來流速度較高，燃燒室內(nèi)空間有限，燃料在燃燒室內(nèi)停留時(shí)間短，進(jìn)一步減弱了燃料與空氣的摻混程度。這些因素導(dǎo)致了固體燃料沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒組織困難，進(jìn)而降低了其工作性能。因此，如何有效組織燃料與空氣的摻混燃燒對(duì)提高發(fā)動(dòng)機(jī)整體性能具有重要意義。

4、補(bǔ)燃室作為固體燃料沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)燃料燃燒和能量釋放的主要場(chǎng)所，其結(jié)構(gòu)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的整體性能起著決定性作用。在實(shí)際應(yīng)用中，燃燒不充分的一次燃?xì)鈺?huì)進(jìn)入補(bǔ)燃室進(jìn)行二次燃燒?？紤]到燃?xì)庠谘a(bǔ)燃室中停留時(shí)間極短，實(shí)現(xiàn)短時(shí)間內(nèi)的高效二次燃燒是一個(gè)重要的發(fā)展方向。由于燃料與空氣混合擴(kuò)散速率對(duì)燃燒過程有重要影響，因此研究如何增強(qiáng)燃?xì)馀c空氣的摻混具有重要的必要性。

5、因此，提出一種用于固體燃料沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的多級(jí)自適應(yīng)增強(qiáng)摻混裝置來提高固體燃料沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒效率和整體性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明意在提供一種用于固體燃料沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的多級(jí)自適應(yīng)增強(qiáng)摻混裝置，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一種用于固體燃料沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的多級(jí)自適應(yīng)增強(qiáng)摻混裝置，包括前法蘭、后法蘭、補(bǔ)燃室筒體、摻混隔板、絕熱層、測(cè)壓座和測(cè)溫座；

4、所述前法蘭焊接于補(bǔ)燃室筒體的前端頭處，所述后法蘭焊接于補(bǔ)燃室筒體的后端頭處；

5、所述補(bǔ)燃室筒體的內(nèi)壁上粘接有若干摻混隔板和絕熱層，所述摻混隔板為多級(jí)分布，所述多級(jí)摻混隔板之間通過絕熱層隔開，所述摻混隔板與絕熱層之間為粘接；

6、所述補(bǔ)燃室筒體和絕熱層均開設(shè)有測(cè)點(diǎn)孔，所述測(cè)點(diǎn)孔沿中軸圓周均勻分布，數(shù)量為四個(gè)；所述測(cè)點(diǎn)孔分為壓力測(cè)試孔和溫度測(cè)試孔，兩兩一組，對(duì)稱分布；所述補(bǔ)燃室筒體和絕熱層裝配時(shí)按照壓力測(cè)試孔和溫度測(cè)試孔對(duì)齊，所述補(bǔ)燃室筒體的外壁上位于壓力測(cè)試孔和溫度測(cè)試孔處分別設(shè)置有測(cè)壓座和測(cè)溫座。

7、優(yōu)選的，所述摻混隔板為環(huán)形隔板結(jié)構(gòu)，所述摻混隔板的分布起始于貼合補(bǔ)燃室筒體的前端頭處，其余摻混板通過絕熱層以一定間隔分布在補(bǔ)燃室內(nèi)，位于補(bǔ)燃室筒體尾端的絕熱層尾部需開設(shè)對(duì)接槽，補(bǔ)燃室筒體的內(nèi)壁位于后端頭處設(shè)有凸臺(tái)，所述對(duì)接槽可與凸臺(tái)配合對(duì)接。

8、優(yōu)選的，所述摻混隔板通過耐高溫膠粘接于補(bǔ)燃室筒體內(nèi)壁，所述摻混隔板之間通過絕熱層間隔開，所述摻混隔板與絕熱層的對(duì)接處通過耐高溫膠粘接。

9、優(yōu)選的，所述摻混隔板根據(jù)實(shí)際需要匹配相應(yīng)數(shù)量和大小。

10、優(yōu)選的，所述補(bǔ)燃室筒體和絕熱層均開設(shè)有測(cè)點(diǎn)孔可沿軸向陣列分布若干組。

11、優(yōu)選的，所述測(cè)壓座和測(cè)溫座可沿測(cè)點(diǎn)孔設(shè)置若干組。

12、優(yōu)選的，所述摻混隔板為高強(qiáng)度石墨材料。

13、優(yōu)選的，所述絕熱層為高強(qiáng)度石墨材料。

14、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

15、1.提高混合與燃燒效率：通過多級(jí)摻混隔板結(jié)構(gòu)，有效混合一次燃?xì)馀c空氣，顯著提升燃燒效率；

16、2.增強(qiáng)燃燒穩(wěn)定性：多級(jí)摻混隔板生成復(fù)雜的多渦流運(yùn)動(dòng)，穩(wěn)定燃燒過程，減少燃燒振蕩和不穩(wěn)定性，確保發(fā)動(dòng)機(jī)在各種工況下的可靠運(yùn)行；

17、3.增加推力和比沖：優(yōu)化混合與燃燒過程，多級(jí)摻混隔板結(jié)構(gòu)顯著提升發(fā)動(dòng)機(jī)推力和比沖，增強(qiáng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作效率和性能指標(biāo)；

18、4.優(yōu)化燃燒室內(nèi)流場(chǎng)：摻混隔板控制和引導(dǎo)氣流，優(yōu)化燃燒室流場(chǎng)分布，減少流動(dòng)分離和局部熱點(diǎn)，提升整體燃燒性能；

19、5.簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)最佳效果：多級(jí)摻混隔板設(shè)計(jì)相對(duì)簡(jiǎn)單，通過合理布置實(shí)現(xiàn)最佳流場(chǎng)控制和燃燒效果；

20、6.熱量管理與使用壽命延長(zhǎng)：多級(jí)摻混隔板有效分散和管理熱量，減少燃燒室和噴管熱負(fù)荷，延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)使用壽命；

21、7.性能參數(shù)靈活調(diào)整：通過調(diào)整摻混隔板數(shù)量和間距，靈活調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)性能參數(shù)，適應(yīng)不同任務(wù)需求和工況要求；

22、8.維護(hù)和更換方便：結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，多級(jí)摻混隔板維護(hù)和更換較為方便，降低維護(hù)成本和時(shí)間。

技術(shù)特征：

1.一種用于固體燃料沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的多級(jí)自適應(yīng)增強(qiáng)摻混裝置，其特征在于：包括前法蘭(1)、后法蘭(2)、補(bǔ)燃室筒體(3)、摻混隔板(4)、絕熱層(5)、測(cè)壓座(7)和測(cè)溫座(6)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于固體燃料沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的多級(jí)自適應(yīng)增強(qiáng)摻混裝置，其特征在于：所述摻混隔板(4)為環(huán)形隔板結(jié)構(gòu)，所述摻混隔板(4)的分布起始于貼合補(bǔ)燃室筒體(3)的前端頭處，其余摻混板通過絕熱層(5)以一定間隔分布在補(bǔ)燃室內(nèi)，位于補(bǔ)燃室筒體(3)尾端的絕熱層(5)尾部需開設(shè)對(duì)接槽(501)，補(bǔ)燃室筒體(3)的內(nèi)壁位于后端頭處設(shè)有凸臺(tái)(301)，所述對(duì)接槽(501)可與凸臺(tái)(301)配合對(duì)接。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于固體燃料沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的多級(jí)自適應(yīng)增強(qiáng)摻混裝置，其特征在于：所述摻混隔板(4)通過耐高溫膠粘接于補(bǔ)燃室筒體(3)內(nèi)壁，所述摻混隔板(4)之間通過絕熱層(5)間隔開，所述摻混隔板(4)與絕熱層(5)的對(duì)接處通過耐高溫膠粘接。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種用于固體燃料沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的多級(jí)自適應(yīng)增強(qiáng)摻混裝置，其特征在于：所述摻混隔板(4)根據(jù)實(shí)際需要匹配相應(yīng)數(shù)量和大小。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于固體燃料沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的多級(jí)自適應(yīng)增強(qiáng)摻混裝置，其特征在于：所述補(bǔ)燃室筒體(3)和絕熱層(5)均開設(shè)有測(cè)點(diǎn)孔可沿軸向陣列分布若干組。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種用于固體燃料沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的多級(jí)自適應(yīng)增強(qiáng)摻混裝置，其特征在于：所述測(cè)壓座(7)和測(cè)溫座(6)可沿測(cè)點(diǎn)孔設(shè)置若干組。

7.根據(jù)權(quán)利要求1-3任意一條所述的一種用于固體燃料沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的多級(jí)自適應(yīng)增強(qiáng)摻混裝置，其特征在于：所述摻混隔板(4)和絕熱層(5)為高強(qiáng)度石墨材料。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種用于固體燃料沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的多級(jí)自適應(yīng)增強(qiáng)摻混裝置，屬于固體燃料沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，包括前法蘭、后法蘭、補(bǔ)燃室筒體、摻混隔板、絕熱層、測(cè)壓座和測(cè)溫座；所述前法蘭和后法蘭與補(bǔ)燃室筒體進(jìn)行焊接，焊接完成后進(jìn)行水壓測(cè)試，所述摻混隔板通過耐高溫膠粘接在補(bǔ)燃室筒體的內(nèi)壁，所述摻混隔板為多級(jí)分布，通過絕熱層隔開，之間通過耐高溫膠進(jìn)行粘接。為了驗(yàn)證一種用于固體燃料沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的多級(jí)自適應(yīng)增強(qiáng)摻混裝置的效果，在補(bǔ)燃室筒體和摻混隔板上設(shè)置有壓力測(cè)點(diǎn)與溫度測(cè)點(diǎn)；本發(fā)明所提供的一種多級(jí)自適應(yīng)增強(qiáng)摻混裝置可以顯著提升固體燃料沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒效率，隨著摻混隔板數(shù)量的提升，效率也有更多的提升。

技術(shù)研發(fā)人員：常亞,武志文,陳鵬鑫,張伊喬,張智慧
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6