一种硼基冲压推进跨介质飞行器制造技术

本发明专利技术涉及一种硼基冲压推进跨介质飞行器，包括：空化装置、辅助舱段、燃气发生装置、分离装置、助推舱段和导引装置；空化装置、所述辅助舱段、燃气发生装置、分离装置和所述助推舱段相互同轴设置；空化装置连接在所述辅助舱段的头部，燃气发生装置连接在所述辅助舱段的尾部，所述分离装置可分离的连接在燃气发生装置的尾部，所述助推舱段连接在所述分离装置的尾部；导引装置设置在空化装置内；辅助舱段的头部设置有可分离的整流罩，且空化装置位于所述整流罩内部；燃气发生装置中填充有硼基固体推进剂；助推舱段填充有助推剂；当硼基冲压推进跨介质飞行器由空中飞行转至水中航行时，分离装置和助推舱段与燃气发生装置分离。装置和助推舱段与燃气发生装置分离。装置和助推舱段与燃气发生装置分离。

【技术实现步骤摘要】
一种硼基冲压推进跨介质飞行器


[0001]本专利技术涉及跨介质飞行器领域，尤其涉及一种硼基冲压推进跨介质飞行器。

技术介绍

[0002]现阶段，常用的海洋战场武器主要有鱼雷与反舰导弹，鱼雷作为一种主要的水下攻防武器，具有打击威力大、隐蔽性好、命中率高、抗干扰能力强等优点；导弹具有航程长、速度快、机动性强等优势。然而，随着现代攻防技术的发展，常规的在单一介质中航行的飞行器(导弹/鱼雷)，已经越来越难以高效突破舰队反导网络。因此，跨介质飞行器的概念被提出。
[0003]跨介质飞行器相比单一介质飞行器而言，兼备空中飞行速度快、水下隐蔽效果好的特点，可有效增强武器的机动性、灵活性和规避能力，并具有快速发射和响应的能力，适合执行各种复杂任务，具有非常广阔的应用前景。
[0004]当前已有的跨介质飞行器以反潜导弹和火箭助飞鱼雷为主。国内外针对跨介质飞行器的研究主要包括变体结构设计及跨介质推进技术两个方面。常见的变体结构设计主要包括折叠机翼、变后掠机翼及仿生翼等，通过改变其翼型结构适用于空中与水下航行，用于低速低空等场景。常用的跨介质推进技术有热电组合动力系统、冲压动力系统等。
[0005]现有的变构型跨介质飞行器，通过改变其翼型结构适用于空气中与水中航行，一般用于特定作业场景，作业能力有限，适用于低速低空等工况。此外，飞行器结构也较复杂，作为海洋战场武器毁伤能力十分有限。
[0006]现有的采用热电组合动力系统的跨介质飞行器，由于跨介质飞行器机身限制电池容量，导致跨介质飞行器水下动力功率较低、续航能力难以满足设计需求。例如，美国国防高级研究计划局提出的“潜水飞机”计划，其分别采用涡轮风扇发动机用以提供空中动力、螺旋桨电机为水下航行提高动力系统。
[0007]现有的反潜导弹和火箭助飞鱼雷跨介质飞行器由于采用火箭发动机助推与借助降落伞入水的方式，导致其存在航程短、比冲低、跨域缓慢、易拦截等问题，例如，澳大利亚的依卡拉反潜导弹和美国的“海长矛”火箭助飞鱼雷。采用火箭发动机助推与借助降落伞入水的方式实现跨介质飞行。
[0008]现有开展的基于冲压发动机的新型跨介质飞行器，主要针对动力方案的研究，且大都处于单一工作环境的研究，代表性的为固体冲压发动机工作特性研究和水冲压发动机工作特性研究。例如，陈文武等提出了一种新型跨介质发动机方案，使用同一金属基(镁铝)固体推进剂，在空中以空气作为氧化剂采用固体火箭冲压发动机工作模式，在水中以水作为氧化剂采用水冲压发动机模式，并对典型工况下发动机的理论性能进行了计算。石磊等提出了一种空气水冲压组合跨介质反舰反潜导弹，采用复合镁棒作为燃料，在空中采用氧气及自身携带的液体氧化剂与镁棒产生的富燃燃气反应产生推力，在水中则直接进水与镁棒反应产生推力。杜泉等设计的跨介质冲压发动机具备多频次跨越水空、在马赫数0～4下飞行、水下高速航行的能力。周凌等基于冲压发动机设计了一种跨介质动力系统方案，采用
铝基和镁基金属推进剂作为跨介质动力系统的能量来源，在燃气发生器的设计中采用环形嵌套式(并联)燃气发生器布置方案。
[0009][1]陈文武,黄利亚,夏智勋,李鹏飞.跨介质冲压发动机理论性能与工作参数分析[J].航空学报,2020,41(11):202
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技术实现思路

[0013]本专利技术的目的在于提供一种硼基冲压推进跨介质飞行器。
[0014]为实现上述专利技术目的，本专利技术提供一种硼基冲压推进跨介质飞行器，包括：空化装置、辅助舱段、燃气发生装置、分离装置、助推舱段和导引装置；
[0015]所述空化装置、所述辅助舱段、所述燃气发生装置、所述分离装置和所述助推舱段相互同轴设置；其中，所述空化装置连接在所述辅助舱段的头部，所述燃气发生装置连接在所述辅助舱段的尾部，所述分离装置可分离的连接在所述燃气发生装置的尾部，所述助推舱段连接在所述分离装置的尾部；
[0016]所述导引装置设置在所述空化装置内；
[0017]所述辅助舱段的头部设置有可分离的整流罩，且所述空化装置位于所述整流罩内部；
[0018]所述燃气发生装置中填充有硼基固体推进剂；
[0019]所述助推舱段填充有助推剂；
[0020]当所述硼基冲压推进跨介质飞行器由空中飞行转至水中航行时，所述分离装置和所述助推舱段与所述燃气发生装置分离。
[0021]根据本专利技术的一个方面，所述硼基冲压推进跨介质飞行器在空中飞行过程中包括：助推阶段、巡航阶段和滑翔阶段；
[0022]当处于所述助推阶段时，所述助推舱段燃烧所述助推剂提供动力；
[0023]当处于所述巡航阶段时，所述燃气发生装置燃烧部分所述硼基固体推进剂产生一次燃气，且所述一次燃气在所述助推舱段与通入的空气混合的二次燃烧后提供动力；
[0024]当处于所述巡航阶段时，所述燃气发生装置关机；
[0025]所述硼基冲压推进跨介质飞行器在水下航行过程中，所述整流罩与所述辅助舱段分离，所述燃气发生装置燃烧所述硼基固体推进剂产生一次富燃燃气，且所述一次富燃燃气在所述燃气发生装置与通入的水掺混反应后提供动力。
[0026]根据本专利技术的一个方面，所述辅助舱段和所述燃气发生装置处于同一筒状外壳内；
[0027]所述分离装置采用爆炸螺栓与所述筒状外壳的端部相连接；
[0028]所述分离装置包括：环形的中空主体和设置在所述中空主体中的信号发生器；
[0029]所述信号发生器与所述爆炸螺栓相连接。
[0030]根据本专利技术的一个方面，所述辅助舱段包括：依次同轴设置的战斗部和电源；
[0031]所述燃气发生装置包括：依次同轴设置的水冲压燃气发生器、固冲燃气发生器和第一尾喷管；
[0032]所述第一尾喷管上设置有第一流量调节阀；
[0033]所述水冲压燃气发生器包括：第一中空容器，设置在所述第一中空容器头部的第一点火器，设置在所述第一中空容器尾部的中间喷管；
[0034]所述第一中空容器中填充有硼基固体推进剂；
[0035]所述第一点火器与所述电源相连接；
[0036]所述中间喷管设置有第二流量调节阀；
[0037]所述固冲燃气发生器包括：第二中空容器，第二点火器，设置在所述第二中空容器外侧的多个本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硼基冲压推进跨介质飞行器，其特征在于，包括：空化装置(1)、辅助舱段(2)、燃气发生装置(3)、分离装置(4)、助推舱段(5)和导引装置(6)；所述空化装置(1)、所述辅助舱段(2)、所述燃气发生装置(3)、所述分离装置(4)和所述助推舱段(5)相互同轴设置；其中，所述空化装置(1)连接在所述辅助舱段(2)的头部，所述燃气发生装置(3)连接在所述辅助舱段(2)的尾部，所述分离装置(4)可分离的连接在所述燃气发生装置(3)的尾部，所述助推舱段(5)连接在所述分离装置(4)的尾部；所述导引装置(6)设置在所述空化装置(1)内；所述辅助舱段(2)的头部设置有可分离的整流罩(7)，且所述空化装置(1)位于所述整流罩(7)内部；所述燃气发生装置(3)中填充有硼基固体推进剂；所述助推舱段(5)填充有助推剂；当所述硼基冲压推进跨介质飞行器由空中飞行转至水中航行时，所述分离装置(4)和所述助推舱段(5)与所述燃气发生装置(3)分离。2.根据权利要求1所述的硼基冲压推进跨介质飞行器，其特征在于，所述硼基冲压推进跨介质飞行器在空中飞行过程中包括：助推阶段、巡航阶段和滑翔阶段；当处于所述助推阶段时，所述助推舱段(5)燃烧所述助推剂提供动力；当处于所述巡航阶段时，所述燃气发生装置(3)燃烧部分所述硼基固体推进剂产生一次燃气，且所述一次燃气在所述助推舱段(5)与通入的空气混合的二次燃烧后提供动力；当处于所述巡航阶段时，所述燃气发生装置(3)关机；所述硼基冲压推进跨介质飞行器在水下航行过程中，所述整流罩(7)与所述辅助舱段(2)分离，所述燃气发生装置(3)燃烧所述硼基固体推进剂产生一次富燃燃气，且所述一次富燃燃气在所述燃气发生装置(3)与通入的水掺混反应后提供动力。3.根据权利要求2所述的硼基冲压推进跨介质飞行器，其特征在于，所述辅助舱段(2)和所述燃气发生装置(3)处于同一筒状外壳(8)内；所述分离装置(4)采用爆炸螺栓与所述筒状外壳(8)的端部相连接；所述分离装置(4)包括：环形的中空主体和设置在所述中空主体中的信号发生器；所述信号发生器与所述爆炸螺栓相连接。4.根据权利要求3所述的硼基冲压推进跨介质飞行器，其特征在于，所述辅助舱段(2)包括：依次同轴设置的战斗部(21)和电源(22)；所述燃气发生装置(3)包括：依次同轴设置的水冲压燃气发生器(31)、固冲燃气发生器(32)和第一尾喷管(33)；所述第一尾喷管(33)上设置有第一流量调节阀(331)；所述水冲压燃气发生器(31)包括：第一中空容器(311)，设置在所述第一中空容器(311)头部的第一点火器(312)，设置在所述第一中空容器(311)尾部的中间喷管(313)；所述第一中空容器(311)中填充有硼基固体推进剂；所述第一点火器(312)与所述电源(22)相连接；所述中间喷管(313)设置有第二流量调节阀(3131)；所述固冲燃气发生器(32)包括：第二中空容器(321)，第二点火器(322)，设置在所述第二中空容器(321)外侧的多个可折叠尾翼装置(323)；
所述第二中空容器(321)头部与所述中间喷管(313)相连通，其尾部与所述第一尾喷管(33)相连通；所述第二中空容器(321)中填充有硼基固体推进剂；所述可折叠尾翼装置(323)位于所述第二中空容器(321)的尾端，且沿所述第二中空容器(321)的周向等间隔的设置；所述筒状外壳(8)的侧壁上与所述可折叠尾翼装置(323)相对应的设置有开口。5.根据权利要求4所述的硼基冲压推进跨介质飞行器，其特征在于，所述空化装置(1)包括：圆锥空化器(11)，与所述圆锥空化器(11)同轴连接的导流碗结构(12)，与所述导流碗结构(12)相连接的流量控制装置(13)，与所述流量控制装置(13)相连接的气液传输组件(14)；所述气液传输组件(14)与所述第二中空容器(321)相连通；所述流量控制装置(13)位于所述筒状外壳(8)内，且所述流量控制装置(13)在所述辅助舱段(2)的前侧设置。6.根据权利要求5所述的硼基冲压推进跨介质飞行器，其特征在于，所述圆锥空化器(11)包括：锥帽部分(111)、锥底部分(112)和中间隔板(113)；所述锥帽部分(111)大直径端与所述锥底部分(112)固定连接；所述中间隔板(113)与所述锥底部分(112)具有间隔的设置在所述锥帽部分(111)内，用于在所述中间隔板(113)和所述锥帽部分(111)之间围成安装所述导引装置(6)的安装空腔，以及在所述中间隔板(113)和所述锥底部分(112)之间围成进水腔；在所述中间隔板(113)和所述锥底部分(112)之间的所述锥帽部分(111)上间隔的设置有多个用于连通所述进水腔的进水口(111a)；所述锥底部分(112)的中心位置设置有用于连通所述进水腔的出水口(112a)。7.根据权利要求6所述的硼基冲压推进跨介质飞行器，其特征在于，所述导流碗结构(12)包括：连接主体(121)和多个碗状导流部分(122)；沿所述连接主体(121)的轴向...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨鹏年，黄利亚，冯运超，夏智勋，马立坤，陈斌斌，刘延东，屈影，肖帆，李鹏飞，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：