【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于航空飞行器，涉及超音速飞行器燃油管理技术，具体涉及一种适用于加力超音速飞行器的无控式加力供油结构及飞行器，通过优化燃油重心调节，提高超音速飞行性能，同时简化结构并降低制造成本。
技术介绍
1、在现代航空
，超音速飞行器的研发已成为一个重要的发展方向。这类飞行器能够在短时间内达到超音速飞行，满足特定任务需求。面对这种短时间超音速飞行的需求，超音速飞行器通常采用加力涡喷发动机(afterburning turbojet engine)，不开加力时可以像普通亚音速飞行器一样正常巡航，当需要超音速飞行时则开动加力燃烧室(afterburner)，在短时间内大幅提高发动机有效推力，实现短时间内超音速飞行。这种双模式的飞行能力使得超音速飞行器能够在不同飞行状态下灵活应对各种任务需求。
2、超音速飞行器需要兼顾亚音速和超音速的飞行，但飞行器在亚音速状态和超音速状态的气动焦点(aerodynamic center，ac)变化较大，通常会达到30％平均气动弦长(meanaerodynamic chord,mac)以上，即超音速状态下飞行器气动焦点会后移约30％mac。为兼顾亚音速和超音速飞行，常见的静稳定飞行器的重心通常放置在亚音速焦点之前，这就导致超音速状态时全机的静稳定度(static stability)通常大于30％，使得超音速状态下的控制较为困难，并且也会增大配平阻力(trim drag)影响超音速飞行的性能。
3、此外，由于超音速飞行器的燃油需求较大，超音速飞行器的燃油箱占机身内容积的比例较
4、综上所述，为了满足现代超音速飞行器在加力飞行中的性能需求，迫切需要一种新型的燃油管理技术，以解决现有技术中的重心调节困难、系统复杂、制造成本高和重量大的问题。因此，开发一种适用于加力超音速飞行器的无控式加力供油结构，以简化燃油管理系统、降低制造成本和系统重量，并提高飞行性能，是亟待解决的技术问题。
技术实现思路
1、(一)专利技术目的
2、针对现有超音速飞行器在燃油管理方面存在的均匀耗油方法在超音速状态下静稳定度较大、不利于发挥超音速飞行性能，以及燃油管理系统控制燃油消耗过程的方法控制策略复杂、制造成本高、系统重量大等缺陷和不足，为解决现有技术中的上述以及其他方面的至少一种技术问题，本专利技术旨在提供一种适用于加力超音速飞行器的无控式加力供油结构及飞行器，通过无控式加力油箱的创新设计，可以实现飞行器在超音速状态下燃油重心后移，有效减小超音速状态下的静稳定度，提高超音速控制效率，同时可以在超音速结束后再次将燃油重心前移，满足亚音速状态下的重心要求。此外，本专利技术结构简单，无需复杂的燃油管理系统，可显著降低制造成本和系统重量。
3、(二)技术方案
4、为实现该专利技术目的，解决其技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
5、本专利技术的第1个专利技术目的在于提供一种适用于加力超音速飞行器的无控式加力供油结构，用于实现飞行器在超音速状态下燃油重心后移，并在超音速结束后将燃油重心前移，满足亚音速状态下的重心要求，从而提高飞行性能和控制效率，至少包括加力油箱、主供油箱和发动机，所述发动机布置在机身尾部位置，具体而言：
6、--所述主供油箱用于向发动机提供主供油，其在机身长度方向上布置在机身重心位置附近，且其最低点位置不应高于所述加力油箱的最低点位置，并且所述主供油箱上至少设有与其内腔连通的一主供油管和一增压管，其中：
7、所述主供油管的一端伸入主供油箱的底部，另一端连通于发动机主燃烧室，用于将主供油箱内的燃油输送至发动机主燃烧室；
8、所述增压管的一端连通于主供油箱的顶部，另一端连通于发动机高压气腔，通过向主供油箱的顶部单向引入发动机高压气体实现主供油箱增压；
9、--所述加力油箱用于向发动机提供加力供油，其整体为一采用柔性材料制成且外形贴合于机身支撑结构的闭合腔体，且其在机身长度方向上布置在位于机身前方远离重心的位置，并且所述加力油箱上至少设有与其内腔连通的一加力供油管、一加力油箱进油管和一加力油箱回油管，其中：
10、所述加力供油管的一端伸入所述加力油箱的底部，另一端连通于发动机加力燃烧室，用于将加力油箱内的燃油单向输送至发动机加力燃烧室；
11、所述加力油箱进油管一端连通于所述加力油箱的顶部，另一端连通于所述主供油箱的顶部，整体采用较小管径设计，用于在加力供油完成后通过加力油箱进油管将主供油箱内的燃油单向补充至加力油箱内；
12、所述加力油箱回油管一端连通于所述加力油箱的底部，另一端连通于所述主供油箱的底部，整体采用较大管径设计，用于通过所述加力油箱回油管使加力油箱中的燃油单向回流至主供油箱。
13、本专利技术的第2个方面目的在于提供一种超音速飞行器，该飞行器内部装有本专利技术提供的适用于加力超音速飞行器的无控式加力供油结构。
14、(三)技术效果
15、同现有技术相比，本专利技术的适用于加力超音速飞行器的无控式加力供油结构及飞行器的有益效果至少包括：
16、(1)本专利技术提供的技术方案可以使超音速飞行器兼顾超音速和亚音速状态时不同的重心需求：利用位于机身前方加力油箱内部燃油的消耗，可以使飞行器在进入超音速状态时全机重心向后偏移，从而降低超音速飞行的超高静稳定度，达到减小配型阻力，提高飞行器飞行性能的目的；当飞行器从超音速状态逐渐降低至亚音速状态时，随着加力油箱内部燃油逐步增多，全机重心向前偏移，从而提高亚音速飞行的静稳定度，有利于亚音速飞行安全。
17、(2)本专利技术提供的技术方案可以与传统的串联耗油策略联合使用，在传统的有利于超音速飞行的耗油策略基础上，通过加力油箱和主供油箱的协同工作，进一步降低超音速状态下的静稳定度从而减小配平阻力，并且本专利技术可确保在超音速飞行期间燃油重心的动态调整，不会影响亚音速状态下的重心需求，保持飞行器在不同飞行状态下的平衡性和控制性。
18、(3)本专利技术提供的技术方案中，加力油箱内部燃油用完后可以通过供油箱自动补充燃油，因此具备二次开加力超音速的条件，当飞行器完成一次超音速任务后，加力油箱内的燃油能够迅速从主供油箱补充，使加力油箱重新充本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种适用于加力超音速飞行器的无控式加力供油结构，至少包括加力油箱、主供油箱和发动机，所述发动机布置在机身尾部位置，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的适用于加力超音速飞行器的无控式加力供油结构，其特征在于，所述加力油箱体积不小于一次超音速作业任务所消耗的加力燃油的体积，以确保在超音速飞行期间提供足够的燃油支持，维持飞行稳定性和任务完成效率；所述主供油箱采用软油箱、硬油箱或整体油箱，并根据应用需求选择合适的结构形式，以优化空间利用和燃油存储效率。
3.根据权利要求1所述的适用于加力超音速飞行器的无控式加力供油结构，其特征在于，所述增压管上还设置有单向溢流组合阀，用以使发动机高压气腔引出气体通过所述增压管流向油箱，而油箱内部的气体和燃油无法通过所述增压管逆流向发动机，并且当发动机高压气腔引出气体压力过大时自动泄压，保护油箱不会超压。
4.根据权利要求1所述的适用于加力超音速飞行器的无控式加力供油结构，其特征在于，所述主供油管上还依次设有主油滤和主油泵，所述加力供油管上还依次设有加力油滤和加力油泵，用于供油时燃油过滤以确保燃油清洁度以及燃油增压
5.根据权利要求1所述的适用于加力超音速飞行器的无控式加力供油结构，其特征在于，所述加力供油管上还设有加油口，位于靠近加力油箱位置，用于在地面状态下通过加油口向加力油箱注入燃油；同时所述增压管上还设有加油放气口，位于靠近油箱位置，用于加注燃油时油箱放气，防止油箱过压，从而确保燃油顺利注入并避免燃油外泄，保持系统安全稳定。
6.根据权利要求1所述的适用于加力超音速飞行器的无控式加力供油结构，其特征在于，所述加力油箱回油管上还设置有单向阀，用以确保燃油仅能从加力油箱单向流入主供油箱，而不能从主供油箱逆流向加力油箱。
7.根据权利要求1所述的适用于加力超音速飞行器的无控式加力供油结构，其特征在于，所述无控式加力供油结构还包括在机身长度方向上布置在主供油箱前方的前油箱和布置在主供油箱后方的后油箱，所述前油箱和后油箱与主供油箱采用串联方式连接，且此时所述增压管调整至与所述前油箱连通，所述前油箱的底部设置前油箱出油管并连通至所述后油箱的顶部，所述后油箱的底部设置后油箱出油管并连通至主供油箱的顶部，然后由所述主供油箱底部的主供油管将燃油供给至发动机，实现完成的串联油箱回路。
8.根据权利要求7所述的适用于加力超音速飞行器的无控式加力供油结构，其特征在于，所述前油箱包括N个，N个前油箱采用串联设置，且首部前油箱、尾部前油箱分别与增压管和后油箱连通，其中N为整数且N≥1。
9.根据权利要求7所述的适用于加力超音速飞行器的无控式加力供油结构，其特征在于，所述后油箱包括N个，N个后油箱采用串联设置，且首部后油箱、尾部后油箱分别与前油箱和主供油箱连通，N为整数且N≥1。
10.一种超音速飞行器，其特征在于，所述飞行器内部设置有权利要求1～9任一项所述的适用于加力超音速飞行器的无控式加力供油结构。
...【技术特征摘要】
1.一种适用于加力超音速飞行器的无控式加力供油结构，至少包括加力油箱、主供油箱和发动机，所述发动机布置在机身尾部位置，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的适用于加力超音速飞行器的无控式加力供油结构，其特征在于，所述加力油箱体积不小于一次超音速作业任务所消耗的加力燃油的体积，以确保在超音速飞行期间提供足够的燃油支持，维持飞行稳定性和任务完成效率；所述主供油箱采用软油箱、硬油箱或整体油箱，并根据应用需求选择合适的结构形式，以优化空间利用和燃油存储效率。
3.根据权利要求1所述的适用于加力超音速飞行器的无控式加力供油结构，其特征在于，所述增压管上还设置有单向溢流组合阀，用以使发动机高压气腔引出气体通过所述增压管流向油箱，而油箱内部的气体和燃油无法通过所述增压管逆流向发动机，并且当发动机高压气腔引出气体压力过大时自动泄压，保护油箱不会超压。
4.根据权利要求1所述的适用于加力超音速飞行器的无控式加力供油结构，其特征在于，所述主供油管上还依次设有主油滤和主油泵，所述加力供油管上还依次设有加力油滤和加力油泵，用于供油时燃油过滤以确保燃油清洁度以及燃油增压以满足发动机所需燃油供给量和供给压力；且所述加力供油管上靠近加力油箱位置还设有加力油压传感器，所述主供油管上靠近供油箱位置还设有主油压传感器，用于检测加力供油箱和供油箱内的油箱压力。
5.根据权利要求1所述的适用于加力超音速飞行器的无控式加力供油结构，其特征在于，所述加力供油管上还设有加油口，位于靠近加力油箱位置，用于在地面状态下通过加油口向加力油箱注入燃油；同时所...
【专利技术属性】
技术研发人员：吕光全，王文剑，尚栢荣，李珂，陈万里，李春光，
申请(专利权)人：中国科学院工程热物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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