超燃及RBCC发动机预冷空气供应控制系统及发动机技术方案

本发明专利技术公开了超燃及RBCC发动机预冷空气供应控制系统及发动机，包括动力控制器，泵前阀，过滤器，燃油贮箱，空气涡轮，燃油泵，温度传感器，高温分配器，二级高温控制阀，燃油集液口，进气道第三楔，取气装置，空气预冷器，燃油调节器，燃油集气口，压力传感器，一级高温控制阀。本发明专利技术基于进气道第三楔取气，并通过燃油对其冷却后驱动涡轮泵的供应方式，直接利用大气中的空气，不额外增加推进剂消耗；此外，采用了对泵后燃油总流量调节、对冷却后燃油分配的多级燃油控制方式，解决了超燃冲压发动机及RBCC发动机的宽工作范围、高性能多级燃油供应控制及综合热管理技术难题。控制及综合热管理技术难题。控制及综合热管理技术难题。

【技术实现步骤摘要】
超燃及RBCC发动机预冷空气供应控制系统及发动机


[0001]本专利技术属于发动机领域，尤其涉及超燃及RBCC发动机预冷空气供应控制系统及发动机。

技术介绍

[0002]超燃冲压发动机、RBCC(Rocke
‑
Based Combined Cycle，RBCC)发动机是高超声速飞行器、天地往返运输系统等多种飞行器的动力装置之一，其中RBCC发动机在吸气式工作模式下的系统组成、工作原理及其工作范围与超燃冲压发动机基本是一致的。
[0003]发动机供应控制系统的功能是向发动机不同的喷注器供应满足给定流量、压力等要求的推进剂。超燃冲压发动机及RBCC发动机吸气式模块的供应控制系统一般采用空气涡轮泵、燃气涡轮泵、电机泵等供应方式，其中燃气涡轮泵方式需要新增额外的燃气发生器、燃料贮箱、燃料调节器等装置，且由于燃气涡轮需要消耗额外的推进剂，会造成发动机综合比冲下降；电机泵的优势在于结构简单、使用维护方便等，但在可预见的相当长时期内，电机及电池的功率密度很难有较大的提高，因此，针对长航时飞行任务，电机泵方案不适应。空气涡轮泵方案采用大气层的空气来对燃油泵进行增压，理论上可以无限时的工作。但超燃及RBCC发动机在高马赫数下工作时，来流总温高达1600～2400K以上，如何解决空气涡轮的冷却及结构可靠性是重大技术难题。
[0004]此外，超燃及RBCC发动机的工作马赫数、工作高度范围很宽，燃油流量变化范围很宽，且冲压燃烧室一般采用多级燃油喷射，即供应控制系统还需要实现多级燃油高精度调节与快响应控制；另一方面，超燃及RBCC发动机工作时，燃烧室温度很高，需要对燃烧室结构采取主动冷却等结构热防护措施，而能够利用的冷却剂只有燃油。
[0005]因此，如何实现超燃及RBCC发动机的燃油供应、调节、控制及综合热管理是供应控制系统需要解决的突出问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术目的在于提供超燃及RBCC发动机预冷空气供应控制系统及发动机,以解决超燃及RBCC发动机的燃油供应、调节、控制及综合热管理的技术问题。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术的具体技术方案如下：
[0008]超燃及RBCC发动机预冷空气供应控制系统，包括动力控制器，泵前阀，过滤器，燃油贮箱，空气涡轮，燃油泵，温度传感器，高温分配器，二级高温控制阀，燃油集液口，进气道第三楔，取气装置，空气预冷器，燃油调节器，燃油集气口，压力传感器，一级高温控制阀；
[0009]所述动力控制器分别与泵前阀、燃油调节器、高温分配器、一级高温控制阀、二级高温控制阀、温度传感器、压力传感器连接，实施对超燃及RBCC发动机的控制；
[0010]所述燃油贮箱连接过滤器、泵前阀、空气涡轮、燃油泵、空气预冷器、燃油调节器；
[0011]所述进气道第三楔依次连接取气装置、空气预冷器；
[0012]所述燃油调节器一端与燃油泵连接，另一端与空气预冷器连接；
[0013]所述空气预冷器连接燃油集液口；
[0014]所述燃油集液口连接燃油集气口；
[0015]所述燃油集气口连接高温分配器；
[0016]所述高温分配器一端连接一级高温控制阀、发动机一级燃烧室；高温分配器另一端连接二级高温控制阀、发动机二级燃烧室。
[0017]进一步的，进气道第三楔沿流动方向在纵向设置取气槽。
[0018]本专利技术提供的一种发动机，采用本专利技术所述的超燃及RBCC发动机预冷空气供应控制系统。
[0019]本专利技术的超燃及RBCC发动机预冷空气供应控制系统及发动机，具有以下优点：
[0020](1)将高速进气道附面层抽吸措施与空气涡轮泵供应系统相结合，既解决了单独抽吸的高温空气排放困难的难题，又解决了泵增压所需的功率输入需求；
[0021](2)采用动力控制器、压力传感器及温度调节器、高温分配器在线测量与控制的形式，实现了总燃油流量的控制与分燃油比例的控制，解决了高温燃油无法精确测量与控制的难题；
[0022](3)通过采用空气预冷器，将驱动涡轮的空气总温降低，解决了高温涡轮结构热防护技术难题。
附图说明
[0023]图1为本专利技术的超燃及RBCC发动机预冷空气供应控制系统及发动机示意图；
[0024]图2为本专利技术的进气道第三楔向视图；
[0025]图3为本专利技术的取气槽剖视图。
[0026]图中标记说明：1、动力控制器；2、泵前阀；3、过滤器；4、燃油贮箱；5、空气涡轮；6、燃油泵；7、温度传感器；8、高温分配器；9、二级高温控制阀；10、燃油集液口；11、进气道第三楔；12、取气装置；13、空气预冷器；14、燃油调节器；15、燃油集气口；16、压力传感器；17、一级高温控制阀；18、取气槽。
具体实施方式
[0027]为了更好地了解本专利技术的目的、结构及功能，下面结合附图，对本专利技术超燃及RBCC发动机预冷空气供应控制系统及发动机做进一步详细的描述。
[0028]如图1所示，本专利技术包括动力控制器1，泵前阀2，过滤器3，燃油贮箱4，空气涡轮5，燃油泵6，温度传感器7，高温分配器8，二级高温控制阀9，燃油集液口10，进气道第三楔11，取气装置12，空气预冷器13，燃油调节器14，燃油集气口15，压力传感器16，一级高温控制阀17。
[0029]燃油贮箱4连接过滤器3、泵前阀2、空气涡轮5、燃油泵6、空气预冷器13、燃油调节器14。燃油贮箱4内的低压燃油经过滤器3、泵前阀2后进入燃油泵6，空气涡轮5对燃油泵6增压，增压后的高压燃油经燃油调节器14后进入空气预冷器13。
[0030]空气预冷器13安装在进气道第三楔11右侧，进气道第三楔11与空气预冷器13之间连接取气装置12。高温来流空气在进气道第三楔11处存在较厚的附面层，进气道第三楔11处沿流动方向在纵向设置数条取气槽18，如图2和图3所示，分离附面层内的部分空气经取
气槽后进入取气装置12，并进入空气预冷器13。
[0031]在空气预冷器13内，燃油与高温空气进行换热，空气温度降低，燃油温度升高。
[0032]经过降温后的空气进入空气涡轮5，驱动空气涡轮5做功，涡轮带动燃油泵6起旋工作，经过空气涡轮5后的低压、低温空气排出发动机机体外。
[0033]空气预冷器13连接燃油集液口10，燃油集液口10与燃油集气口15连接。经过升温后的燃油进入发动机燃油集液口10，对发动机结构进行主动冷却，并最终由燃油集气口15排出，此时的燃油处于气态或两相流状态；燃油集气口15连接高温分配器8，燃油经燃油集气口15后进入高温分配器8，之后分为两路，第一路高温分配器8连接一级高温控制阀17，高温分配器8经一级高温控制阀17后进入发动机一级燃烧室，第二路高温分配器8连接二级高温控制阀，高温分配器经二级高温控制阀9后进入发动机二级燃烧室；
[0034]动力控制器1经电缆族及其分支分别与泵前阀2、燃油调节器14、高温分配器8、一级高温控制阀17、二级高温控本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超燃及RBCC发动机预冷空气供应控制系统，其特征在于，包括动力控制器(1)，泵前阀(2)，过滤器(3)，燃油贮箱(4)，空气涡轮(5)，燃油泵(6)，温度传感器(7)，高温分配器(8)，二级高温控制阀(9)，燃油集液口(10)，进气道第三楔(11)，取气装置(12)，空气预冷器(13)，燃油调节器(14)，燃油集气口(15)，压力传感器(16)，一级高温控制阀(17)；所述动力控制器(1)分别与泵前阀(2)、燃油调节器(14)、高温分配器(8)、一级高温控制阀(17)、二级高温控制阀(9)、温度传感器(7)、压力传感器(16)连接，实施对超燃冲压及RBCC发动机的控制；所述燃油贮箱(4)连接过滤器(3)、泵前阀(2)、空气涡轮(5)、燃油泵(6)、空气预冷器(13)、燃油调节器(14)...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚照辉，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：新型
国别省市：