本發(fā)明涉及固體燃料沖壓發(fā)動機，尤其涉及一種用于固體燃料沖壓發(fā)動機的多級自適應增強摻混裝置。

背景技術：

1、近年來，超聲速飛行器由于其潛在的軍事和民用價值，逐漸受到國內外專家學者的關注。對于超聲速飛行器，選擇合適的發(fā)動機非常重要。固體燃料沖壓發(fā)動機因其無需攜帶氧化劑，僅依靠空氣中的氧與自身攜帶的固體燃料進行燃燒反應，從而具備極高的比沖(通常10000n·s/kg以上)，是固體火箭發(fā)動機的3～4倍，并且造價低、結構簡單，因此成為超聲速飛行器的理想動力裝置。

2、固體燃料沖壓發(fā)動機的工作核心是一個管道式燃燒室，其中包含管狀結構的固體燃料。固體燃料沖壓發(fā)動機在工作過程中，通過進氣道吸收并滯止來流空氣，提高空氣溫度和壓力并流經管狀燃料內孔，與燃料熱解氣體在邊界層中發(fā)生擴散燃燒。不同于固體火箭發(fā)動機，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，這使得固體燃料沖壓發(fā)動機不需要攜帶任何氧化劑，發(fā)動機性能更優(yōu)異。

3、然而，基于湍流邊界層理論的計算表明，在燃燒室出口，只有約50％的燃料能夠充分摻混燃燒，導致發(fā)動機燃燒效率較低。這是因為固體燃料沖壓發(fā)動機中的擴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，燃燒室內空間有限，燃料在燃燒室內停留時間短，進一步減弱了燃料與空氣的摻混程度。這些因素導致了固體燃料沖壓發(fā)動機的燃燒組織困難，進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提高發(fā)動機整體性能具有重要意義。

4、補燃室作為固體燃料沖壓發(fā)動機燃料燃燒和能量釋放的主要場所，其結構對發(fā)動機的整體性能起著決定性作用。在實際應用中，燃燒不充分的一次燃氣會進入補燃室進行二次燃燒?？紤]到燃氣在補燃室中停留時間極短，實現(xiàn)短時間內的高效二次燃燒是一個重要的發(fā)展方向。由于燃料與空氣混合擴散速率對燃燒過程有重要影響，因此研究如何增強燃氣與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)動機的多級自適應增強摻混裝置來提高固體燃料沖壓發(fā)動機的燃燒效率和整體性能。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明意在提供一種用于固體燃料沖壓發(fā)動機的多級自適應增強摻混裝置，以解決上述背景技術中提出的問題。

2、為達到上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：

3、一種用于固體燃料沖壓發(fā)動機的多級自適應增強摻混裝置，包括前法蘭、后法蘭、補燃室筒體、摻混隔板、絕熱層、測壓座和測溫座；

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

5、所述補燃室筒體的內壁上粘接有若干摻混隔板和絕熱層，所述摻混隔板為多級分布，所述多級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、所述補燃室筒體和絕熱層均開設有測點孔，所述測點孔沿中軸圓周均勻分布，數(shù)量為四個；所述測點孔分為壓力測試孔和溫度測試孔，兩兩一組，對稱分布；所述補燃室筒體和絕熱層裝配時按照壓力測試孔和溫度測試孔對齊，所述補燃室筒體的外壁上位于壓力測試孔和溫度測試孔處分別設置有測壓座和測溫座。

7、優(yōu)選的，所述摻混隔板為環(huán)形隔板結構，所述摻混隔板的分布起始于貼合補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燃室內，位于補燃室筒體尾端的絕熱層尾部需開設對接槽，補燃室筒體的內壁位于后端頭處設有凸臺，所述對接槽可與凸臺配合對接。

8、優(yōu)選的，所述摻混隔板通過耐高溫膠粘接于補燃室筒體內壁，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)實際需要匹配相應數(shù)量和大小。

10、優(yōu)選的，所述補燃室筒體和絕熱層均開設有測點孔可沿軸向陣列分布若干組。

11、優(yōu)選的，所述測壓座和測溫座可沿測點孔設置若干組。

12、優(yōu)選的，所述摻混隔板為高強度石墨材料。

13、優(yōu)選的，所述絕熱層為高強度石墨材料。

14、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

15、1.提高混合與燃燒效率：通過多級摻混隔板結構，有效混合一次燃氣與空氣，顯著提升燃燒效率；

16、2.增強燃燒穩(wěn)定性：多級摻混隔板生成復雜的多渦流運動，穩(wěn)定燃燒過程，減少燃燒振蕩和不穩(wěn)定性，確保發(fā)動機在各種工況下的可靠運行；

17、3.增加推力和比沖：優(yōu)化混合與燃燒過程，多級摻混隔板結構顯著提升發(fā)動機推力和比沖，增強發(fā)動機工作效率和性能指標；

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

19、5.簡化設計與實現(xiàn)最佳效果：多級摻混隔板設計相對簡單，通過合理布置實現(xiàn)最佳流場控制和燃燒效果；

20、6.熱量管理與使用壽命延長：多級摻混隔板有效分散和管理熱量，減少燃燒室和噴管熱負荷，延長發(fā)動機使用壽命；

21、7.性能參數(shù)靈活調整：通過調整摻混隔板數(shù)量和間距，靈活調整發(fā)動機性能參數(shù)，適應不同任務需求和工況要求；

22、8.維護和更換方便：結構相對簡單，多級摻混隔板維護和更換較為方便，降低維護成本和時間。

技術特征：

1.一種用于固體燃料沖壓發(fā)動機的多級自適應增強摻混裝置，其特征在于：包括前法蘭(1)、后法蘭(2)、補燃室筒體(3)、摻混隔板(4)、絕熱層(5)、測壓座(7)和測溫座(6)；

2.根據(jù)權利要求1所述的一種用于固體燃料沖壓發(fā)動機的多級自適應增強摻混裝置，其特征在于：所述摻混隔板(4)為環(huán)形隔板結構，所述摻混隔板(4)的分布起始于貼合補燃室筒體(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燃室內，位于補燃室筒體(3)尾端的絕熱層(5)尾部需開設對接槽(501)，補燃室筒體(3)的內壁位于后端頭處設有凸臺(301)，所述對接槽(501)可與凸臺(301)配合對接。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種用于固體燃料沖壓發(fā)動機的多級自適應增強摻混裝置，其特征在于：所述摻混隔板(4)通過耐高溫膠粘接于補燃室筒體(3)內壁，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)的對接處通過耐高溫膠粘接。

4.根據(jù)權利要求3所述一種用于固體燃料沖壓發(fā)動機的多級自適應增強摻混裝置，其特征在于：所述摻混隔板(4)根據(jù)實際需要匹配相應數(shù)量和大小。

5.根據(jù)權利要求1所述的一種用于固體燃料沖壓發(fā)動機的多級自適應增強摻混裝置，其特征在于：所述補燃室筒體(3)和絕熱層(5)均開設有測點孔可沿軸向陣列分布若干組。

6.根據(jù)權利要求5所述的一種用于固體燃料沖壓發(fā)動機的多級自適應增強摻混裝置，其特征在于：所述測壓座(7)和測溫座(6)可沿測點孔設置若干組。

7.根據(jù)權利要求1-3任意一條所述的一種用于固體燃料沖壓發(fā)動機的多級自適應增強摻混裝置，其特征在于：所述摻混隔板(4)和絕熱層(5)為高強度石墨材料。

技術總結
本發(fā)明公開了一種用于固體燃料沖壓發(fā)動機的多級自適應增強摻混裝置，屬于固體燃料沖壓發(fā)動機技術領域，包括前法蘭、后法蘭、補燃室筒體、摻混隔板、絕熱層、測壓座和測溫座；所述前法蘭和后法蘭與補燃室筒體進行焊接，焊接完成后進行水壓測試，所述摻混隔板通過耐高溫膠粘接在補燃室筒體的內壁，所述摻混隔板為多級分布，通過絕熱層隔開，之間通過耐高溫膠進行粘接。為了驗證一種用于固體燃料沖壓發(fā)動機的多級自適應增強摻混裝置的效果，在補燃室筒體和摻混隔板上設置有壓力測點與溫度測點；本發(fā)明所提供的一種多級自適應增強摻混裝置可以顯著提升固體燃料沖壓發(fā)動機的燃燒效率，隨著摻混隔板數(shù)量的提升，效率也有更多的提升。

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