本發(fā)明屬于沖壓發(fā)動機(jī)，涉及粉末燃料，具體涉及一種基于旋流的粉末沖壓發(fā)動機(jī)供粉裝置。

背景技術(shù)：

1、隨著相關(guān)技術(shù)的不斷突破和成熟，超聲速飛行器將在未來的軍事沖突中發(fā)揮關(guān)鍵作用，成為大國競爭的核心技術(shù)之一。粉末燃料沖壓發(fā)動機(jī)作為超聲速飛行器的可選動力裝置，與液體燃料沖壓發(fā)動機(jī)相比，具有結(jié)構(gòu)簡單、重量輕及低成本的優(yōu)點。通過利用流化氣，粉末具有強大的節(jié)流能力，有助于燃料輸送的關(guān)停和流量調(diào)節(jié)。供粉裝置性能的優(yōu)劣會顯著影響燃燒室內(nèi)金屬粉末與空氣的摻混效果，進(jìn)一步影響燃燒組織過程及燃燒性能。因此，需要設(shè)計一種新型供粉方式。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于，提供一種基于旋流的粉末沖壓發(fā)動機(jī)供粉裝置，解決現(xiàn)有技術(shù)中的粉末燃料沖壓發(fā)動機(jī)的點火性能有待進(jìn)一步的技術(shù)問題。

2、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：

3、一種基于旋流的粉末沖壓發(fā)動機(jī)供粉裝置，包括沿橫向兩端開放的供粉燃燒室殼體，所述的供粉燃燒室殼體內(nèi)的空腔為供粉燃燒腔，供粉燃燒腔內(nèi)左部位置同軸套裝有兩端開放的供粉室，供粉燃燒腔內(nèi)中部位置同軸套裝有兩端開放的粉末流化室，供粉室的右端與粉末流化室的左端同軸固定連接，使得粉末流化室的內(nèi)部腔體與供粉室的內(nèi)部腔體相連通。

4、所述的粉末流化室的右端還與同軸設(shè)置的旋流器的旋流器平直段的左端固定連接，使得旋流器平直段的內(nèi)部腔體還與粉末流化室的內(nèi)部腔體相連通。

5、所述的供粉燃燒腔內(nèi)右部位置還設(shè)置有燃燒室，燃燒室的左端與旋流器的右端相連通。

6、所述的供粉室內(nèi)部還設(shè)置有能夠密封的供粉活塞。

7、所述的旋流器包括沿軸向中心線設(shè)置且內(nèi)部中空的旋流器平直段，旋流器平直段的一端開放且另一端封閉，旋流器平直段的左端側(cè)壁與粉末流化室的右端側(cè)壁固定連接，粉末流化室內(nèi)部還與旋流器平直段的內(nèi)部相連通，旋流器平直段右端沿周向均勻設(shè)置有多個內(nèi)部中空的旋流器空心葉片，每個旋流器空心葉片的一端與旋流器平直段固定連接。

8、所述的每個旋流器空心葉片與旋流器平直段固定連接的一端開放，旋流器平直段的內(nèi)部與每個旋流器空心葉片的內(nèi)部相連通，靠近每個旋流器空心葉片的另一端的左右兩側(cè)側(cè)壁上沿徑向均勻設(shè)置有多個葉片噴孔，每個葉片噴孔與燃燒室相連通。

9、所述的供粉室、粉末流化室、旋流器平直段、旋流器空心葉片和多個葉片噴孔相連通的通道為粉末燃料通道。

10、本發(fā)明還具有如下技術(shù)特征：

11、所述的供粉室的側(cè)壁與供粉燃燒室殼體不接觸，供粉燃燒室殼體與供粉室的側(cè)壁之間的間隙為第一環(huán)形沖壓供氣間隙。

12、所述的粉末流化室的側(cè)壁與供粉燃燒室殼體不接觸，供粉燃燒室殼體與粉末流化室的側(cè)壁之間的間隙為第二環(huán)形沖壓供氣間隙。

13、所述的第一環(huán)形沖壓供氣間隙與第二環(huán)形沖壓供氣間隙相連通的通道為環(huán)形沖壓供氣通道。

14、所述的環(huán)形沖壓供氣通道與每個葉片噴孔相連通。

15、所述的環(huán)形沖壓供氣通道、多個葉片噴孔、旋流器空心葉片和旋流器平直段相連通的通道為第一粉末流化空氣通道。

16、優(yōu)選的，粉末流化室的形狀由左到右呈收斂狀，粉末流化室的側(cè)壁沿周向均勻設(shè)置有多個粉末流化小孔，每個粉末流化小孔與環(huán)形沖壓供氣通道相連通。

17、所述的環(huán)形沖壓供氣通道和多個粉末流化小孔相連通的通道為第二粉末流化空氣通道。

18、優(yōu)選的，所述的粉末流化室的側(cè)壁收斂角度為45°～60°。

19、優(yōu)選的，所述的供粉燃燒室殼體在粉末流化室段的形狀由左到右也呈收斂狀，供粉燃燒室殼體在粉末流化室段的側(cè)壁收斂角度和粉末流化室的側(cè)壁收斂角度一致。

20、所述的供粉燃燒室殼體在旋流器段的形狀由左到右呈平直狀。

21、所述的供粉燃燒室殼體在旋流器段右端的側(cè)壁為旋流器右端收斂段側(cè)壁，旋流器右端收斂段側(cè)壁的形狀由左至右呈收斂狀。

22、所述的旋流器右端收斂段側(cè)壁右端的供粉燃燒室殼體為燃燒室左端擴(kuò)張段側(cè)壁。

23、優(yōu)選的，所述的旋流器右端收斂段側(cè)壁的收斂角度為45°。

24、所述的燃燒室左端擴(kuò)張段側(cè)壁的擴(kuò)張角度為45°～75°。

25、具體的，所述的旋流器還包括沿徑向設(shè)置的第一側(cè)壁，第一側(cè)壁和供粉燃燒室殼體之間密封且固定連接。

26、所述的第一側(cè)壁位于旋流器空心葉片的右側(cè)。

27、所述的第一側(cè)壁沿周向均勻設(shè)置有多個貫通左右兩側(cè)的側(cè)壁噴孔，每個側(cè)壁噴孔與葉片噴孔相連通。

28、所述的側(cè)壁噴孔的方向相比于軸線方向帶有傾斜角。

29、所述的傾斜角為單一傾斜角或復(fù)合傾斜角。

30、優(yōu)選的，所述的每個旋流器空心葉片的方向相比于x軸方向帶有傾斜角，每個旋流器空心葉片的角度為35°～60°。

31、所述的每個葉片噴孔的方向和旋流器空心葉片方向一致。

32、優(yōu)選的，所述的旋流器平直段的右端為內(nèi)部中空的堵頭，堵頭的左端與旋流器平直段的右端之間為能夠拆卸式連接，旋流器平直段的內(nèi)部與堵頭的內(nèi)部相連通。

33、所述的堵頭的右端形狀為流線型。

34、所述的堵頭和每個旋流器空心葉片固定連接，旋流器空心葉片與堵頭固定連接的一端開放，堵頭的內(nèi)部與旋流器空心葉片的內(nèi)部相連通。

35、優(yōu)選的，所述的供粉燃燒室殼體在旋流器空心葉片段沿周向設(shè)置有環(huán)形凹槽，環(huán)形凹槽內(nèi)設(shè)置有能夠拆卸的凹槽形的環(huán)形殼。

36、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下技術(shù)效果：

37、(ⅰ)本發(fā)明選用旋流作為強化摻混的方式，設(shè)計了帶旋流器的供粉裝置，旋流的存在有助于金屬粉末與空氣的混合，能夠提升供粉裝置下游粉末燃料在空間分布的均勻性，進(jìn)一步提高粉末燃料沖壓發(fā)動機(jī)的點火性能和自持燃燒性能。

38、(ⅱ)本發(fā)明采用多點燃料噴射方案，粉末燃料既能從葉片噴孔噴射進(jìn)入旋流空氣內(nèi)部，也能從側(cè)壁噴孔進(jìn)入旋流空氣內(nèi)部，有助于提高粉末燃料與旋流空氣的摻混性能。

技術(shù)特征：

1.一種基于旋流的粉末沖壓發(fā)動機(jī)供粉裝置，其特征在于，包括沿橫向兩端開放的供粉燃燒室殼體(1)，所述的供粉燃燒室殼體(1)內(nèi)的空腔為供粉燃燒腔(2)，供粉燃燒腔(2)內(nèi)左部位置同軸套裝有兩端開放的供粉室(3)，供粉燃燒腔(2)內(nèi)中部位置同軸套裝有兩端開放的粉末流化室(4)，供粉室(3)的右端與粉末流化室(4)的左端同軸固定連接，使得粉末流化室(4)的內(nèi)部腔體與供粉室(3)的內(nèi)部腔體相連通；

2.如權(quán)利要求1所述的基于旋流的粉末沖壓發(fā)動機(jī)供粉裝置，其特征在于，所述的供粉室(3)的側(cè)壁與供粉燃燒室殼體(1)不接觸，供粉燃燒室殼體(1)與供粉室(3)的側(cè)壁之間的間隙為第一環(huán)形沖壓供氣間隙(801)；

3.如權(quán)利要求2所述的基于旋流的粉末沖壓發(fā)動機(jī)供粉裝置，其特征在于，所述的粉末流化室(4)的形狀由左到右呈收斂狀，粉末流化室(4)的側(cè)壁沿周向均勻設(shè)置有多個粉末流化小孔(9)，每個粉末流化小孔(9)與環(huán)形沖壓供氣通道(8)相連通；

4.如權(quán)利要求3所述的基于旋流的粉末沖壓發(fā)動機(jī)供粉裝置，其特征在于，所述的粉末流化室(4)的側(cè)壁收斂角度為45°～60°。

5.如權(quán)利要求1所述的基于旋流的粉末沖壓發(fā)動機(jī)供粉裝置，其特征在于，所述的供粉燃燒室殼體(1)在粉末流化室(4)段的形狀由左到右也呈收斂狀，供粉燃燒室殼體(1)在粉末流化室(4)段的側(cè)壁收斂角度和粉末流化室(4)的側(cè)壁收斂角度一致；

6.如權(quán)利要求5所述的基于旋流的粉末沖壓發(fā)動機(jī)供粉裝置，其特征在于，所述的旋流器右端收斂段側(cè)壁(101)的收斂角度為45°；

7.如權(quán)利要求1所述的基于旋流的粉末沖壓發(fā)動機(jī)供粉裝置，其特征在于，所述的旋流器(5)還包括沿徑向設(shè)置的第一側(cè)壁(504)，第一側(cè)壁(504)和供粉燃燒室殼體(1)之間密封且固定連接；

8.如權(quán)利要求1所述的基于旋流的粉末沖壓發(fā)動機(jī)供粉裝置，其特征在于，所述的每個旋流器空心葉片(502)的方向相比于x軸方向帶有傾斜角，每個旋流器空心葉片(502)的角度為35°～60°；

9.如權(quán)利要求1所述的基于旋流的粉末沖壓發(fā)動機(jī)供粉裝置，其特征在于，所述的旋流器平直段(501)的右端為內(nèi)部中空的堵頭(506)，堵頭(506)的左端與旋流器平直段(501)的右端之間為能夠拆卸式連接，旋流器平直段(501)的內(nèi)部與堵頭(506)的內(nèi)部相連通；

10.如權(quán)利要求1所述的基于旋流的粉末沖壓發(fā)動機(jī)供粉裝置，其特征在于，所述的供粉燃燒室殼體(1)在旋流器空心葉片(502)段沿周向設(shè)置有環(huán)形凹槽(103)，環(huán)形凹槽(103)內(nèi)設(shè)置有能夠拆卸的凹槽形的環(huán)形殼(104)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種基于旋流的粉末沖壓發(fā)動機(jī)供粉裝置，包括沿橫向兩端開放的供粉燃燒室殼體，供粉燃燒室殼體內(nèi)為供粉燃燒腔，供粉燃燒腔內(nèi)左部位置同軸套裝兩端開放的供粉室，供粉燃燒腔內(nèi)中部同軸套裝兩端開放的粉末流化室，供粉室的右端與粉末流化室的左端固定連接且內(nèi)部相連通。粉末流化室右端還與同軸設(shè)置旋流器平直段左端固定連接且內(nèi)部腔體相連通。供粉燃燒腔內(nèi)右部還設(shè)有燃燒室，燃燒腔左端與旋流器右端相連通。本發(fā)明選用旋流作為強化摻混的方式，設(shè)計了帶旋流器的供粉裝置，旋流的存在有助于金屬粉末與空氣的混合，能夠提升供粉裝置下游粉末燃料在空間分布的均勻性，進(jìn)一步提高粉末燃料沖壓發(fā)動機(jī)的點火性能和自持燃燒性能。

技術(shù)研發(fā)人員：馮翔洲,馬凱,胡少青,汪文杰,許桂陽
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西安近代化學(xué)研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15