一种主动冷却亚燃冲压发动机冷却和燃烧闭环切换装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种主动冷却亚燃冲压发动机冷却和燃烧闭环切换装置，包括：供油系统、煤油管路、切换系统、氢气供给系统、点火器、测量系统和控制系统，其中，供油系统提供用于冷却和燃烧的煤油；煤油管路包括煤油输送总管路、超临界态煤油管路和液态煤油管路；氢气供给系统与点火器相连，点火器用于点燃煤油；控制系统用于控制煤油和氢气输送，控制点火器点燃煤油，以及根据测量系统检测到的煤油温度，控制切换系统使超临界态煤油管路处于关闭或导通状态。本发明专利技术使得亚燃冲压发动机的工作状态从单一的液态煤油燃烧工况提升到液态煤油燃烧和超临界态煤油燃烧的双模态工况，而且，超临界态煤油燃烧大大提高了亚燃冲压发动机的燃烧效率。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开一种主动冷却亚燃冲压发动机冷却和燃烧闭环切换装置，包括：供油系统、煤油管路、切换系统、氢气供给系统、点火器、测量系统和控制系统，其中，供油系统提供用于冷却和燃烧的煤油；煤油管路包括煤油输送总管路、超临界态煤油管路和液态煤油管路；氢气供给系统与点火器相连，点火器用于点燃煤油；控制系统用于控制煤油和氢气输送，控制点火器点燃煤油，以及根据测量系统检测到的煤油温度，控制切换系统使超临界态煤油管路处于关闭或导通状态。本专利技术使得亚燃冲压发动机的工作状态从单一的液态煤油燃烧工况提升到液态煤油燃烧和超临界态煤油燃烧的双模态工况，而且，超临界态煤油燃烧大大提高了亚燃冲压发动机的燃烧效率。【专利说明】一种主动冷却亚燃冲压发动机冷却和燃烧闭环切换装置
本专利技术涉及亚燃冲压发动机领域，特别涉及一种主动冷却亚燃冲压发动机冷却和燃烧闭环切换装置。
技术介绍
主动冷却亚声速燃烧冲压发动机是依靠机载煤油对燃烧室进行冷却，煤油对燃烧室进行冷却的同时也是对煤油的预热过程。将通过燃烧室壁面通道预热后的煤油喷入燃烧室进行燃烧，即构成了闭环系统。通常在主动冷却亚声速燃烧冲压发动机工作过程中流经燃烧室壁面冷却通道的煤油会经历从液态转变为超临界态的过程，这就需要针对不同物态煤油燃烧的进行工作状态的切换。为了实现上述内容，既需要解决冷却和燃烧的闭环结合，又需要解决不同物态煤油燃烧的切换。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题就是针对现有技术的缺陷，提出一种主动冷却亚燃冲压发动机冷却和燃烧闭环切换装置，适用于亚声速燃烧冲压发动机冷却和燃烧闭环工作，并能够在液态和超临界态煤油燃烧两种工况下进行燃烧切换。为了解决上述问题，本专利技术提供一种主动冷却亚燃冲压发动机冷却和燃烧闭环切换装置，包括:供油系统、煤油管路、切换系统、氢气供给系统、点火器、测量系统和控制系统，其中，所述供油系统与煤油管路相连，提供用于冷却和燃烧的煤油；所述煤油管路包括煤油输送总管路、超临界态煤油管路和液态煤油管路，其中，所述煤油输送总管路对亚燃冲压发动机的燃烧室和尾喷管进行冷却，所述煤油输送总管路的出口连接超临界态煤油管路和液态煤油管路；所述氢气供给系统与点火器相连，所述点火器位于在燃烧室壁面上，用于点燃煤油；所述控制系统与供油系统、氢气供给系统、点火器、测量系统和切换系统相连，用于控制煤油和氢气输送，控制点火器点燃煤油，以及根据测量系统检测到的煤油温度，控制切换系统使超临界态煤油管路处于关闭或导通状态。优选地，所述切换系统包括煤油切换阀，所述煤油切换阀位于超临界态煤油管路上，初始为关闭状态；所述测量系统包括温度传感器，所述温度传感器位于煤油输送总管路上，尾喷管冷却煤油出口和音速喷管流量计之间；所述控制系统与所述温度传感器和煤油切换阀相连；控制系统通过温度传感器检测到煤油温度达到超临界状态时，则开启煤油切换阀，使超临界态煤油管路和液态煤油管路均为导通状态。优选地，所述装置还包括冷凝器和冷却管道；所述切换系统还包括二位五通阀、第一气动截止阀和第二气动截止阀；所述冷凝器与所述冷却管道相连，用于收集实验开始前提前通入的冷却煤油和实验结束后继续对设备进行冷却的煤油；所述煤油输送总管路上设置有音速喷管流量计，所述第一气动截止阀位于所述煤油输送总管路上，音速喷管流量计的出口 ；所述第二气动截止阀位于所述冷却管道上；所述冷却管道一端连接所述煤油输送总管路，且位于音速喷管流量计的出口和第一气动截止阀之间，另一端连接所述冷凝器；所述二位五通阀与控制系统相连，且二位五通阀的常开端连接第二气动截止阀，二位五通阀的常闭端连接第一气动截止阀；实验时，控制系统控制二位五通阀动作，使得第一气动截止阀打开，第二气动截止阀关闭。优选地，所述超临界态煤油管路末端设置有超临界态煤油喷油孔，所述超临界态煤油喷油孔位于燃烧室面向尾喷管的法兰盘上；所述液态煤油管路末端设置有液态煤油喷油孔，所述液态煤油喷油孔位于进气道与燃烧室连接处的进气道侧壁面上。优选地，所述超临界态煤油喷油孔的面积比液态煤油喷油孔面积大一个数量级。优选地，所述超临界态煤油喷油孔为8个，直径为1.5毫米；所述液态煤油喷油孔在两侧进气道上各有4个，直径为0.4mm毫米。优选地，所述点火器位于所述法兰盘的圆心；所述氢气供给系统与所述超临界态煤油喷油孔相连，用于将引燃用的氢气借用超临界煤油喷孔喷入燃烧室；所述控制系统在实验开始时和控制切换系统使超临界态煤油管路处于导通状态时，控制点火器点火。优选地，所述供油系统包括相连的储油罐和油泵，所述油泵与煤油输送总管路相连；所述切换系统还包括煤油总开关阀，所述煤油总开关阀与所述控制系统相连，位于所述煤油输送总管上。优选地，所述测量系统还包括涡轮流量计和压力传感器；所述涡轮流量计位于所述煤油输送总管上，用于测量煤油流量，并将测量结果发送至所述控制系统；所述压力传感器位于煤油输送总管路上，尾喷管冷却煤油出口和音速喷管流量计之间，与所述控制系统相连，用于测量尾喷管冷却煤油出口的煤油压力，并将测量结果发送至所述控制系统。在主动冷却亚燃冲压发动机上应用本专利技术的冷却和燃烧闭环切换装置，一方面，使得亚燃冲压发动机的工作状态从单一的液态煤油燃烧工况提升到液态煤油燃烧和超临界态煤油燃烧的双模态工况；另一方面，超临界态煤油燃烧大大提高了亚燃冲压发动机的燃烧效率。【专利附图】【附图说明】图1是本专利技术实施例的主动冷却亚燃冲压发动机冷却和燃烧闭环切换装置示意图；图2是本专利技术实施例的主动冷却亚燃冲压发动机燃烧推力曲线；图3是本专利技术实施例的主动冷却亚燃冲压发动机进气道和燃烧室总温曲线。【具体实施方式】下文中将结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。如图1所示，本专利技术实验中所使用的亚燃冲压发动机由进气道、燃烧室和尾喷管组成。进气道由两个弧形通道连接到燃烧室上；燃烧室截面为圆形，由两段直径不等的圆柱筒组成；尾喷管截面也是圆形，尾喷管先收缩后扩张。实验中需要冷却的部分包括燃烧室和尾喷管两部分。燃烧室和尾喷管的壁面内开设冷却通道，煤油从冷却通道内流过，带走壁面热量，以保护燃烧室和尾喷管。本专利技术实施例的主动冷却亚燃冲压发动机冷却和燃烧闭环切换装置包括:供油系统、煤油管路、切换系统、氢气供给系统、点火器、测量系统和控制系统，其中，所述供油系统与煤油管路相连，提供用于冷却和燃烧的煤油；所述煤油管路包括煤油输送总管路、超临界态煤油管路和液态煤油管路，其中，所述煤油输送总管路对亚燃冲压发动机的燃烧室和尾喷管进行冷却，所述煤油输送总管路的出口连接超临界态煤油管路和液态煤油管路；所述氢气供给系统与点火器相连，所述点火器位于在燃烧室壁面上，用于点燃煤油；所述控制系统与供油系统、氢气供给系统、点火器、测量系统和切换系统相连，用于控制煤油和氢气输送，控制点火器点燃煤油，以及根据测量系统检测到的煤油温度，控制切换系统使超临界态煤油管路处于关闭或导通状态。该装置还可包括冷凝器和冷却管道，所述冷凝器与所述冷却管道相连，用于收集实验开始前提前通入的冷却煤油和实验结束后继续对设备进行冷却的煤油。冷却管道一端连接所述煤油输送总管路，且位于音速喷管流量计的出口和第一气动截止阀之间，另本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种主动冷却亚燃冲压发动机冷却和燃烧闭环切换装置，其特征在于，包括：供油系统、煤油管路、切换系统、氢气供给系统、点火器、测量系统和控制系统，其中，所述供油系统与煤油管路相连，提供用于冷却和燃烧的煤油；所述煤油管路包括煤油输送总管路、超临界态煤油管路和液态煤油管路，其中，所述煤油输送总管路对亚燃冲压发动机的燃烧室和尾喷管进行冷却，所述煤油输送总管路的出口连接超临界态煤油管路和液态煤油管路；所述氢气供给系统与点火器相连，所述点火器位于在燃烧室壁面上，用于点燃煤油；所述控制系统与供油系统、氢气供给系统、点火器、测量系统和切换系统相连，用于控制煤油和氢气输送，控制点火器点燃煤油，以及根据测量系统检测到的煤油温度，控制切换系统使超临界态煤油管路处于关闭或导通状态。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：袁涛，李龙，陆阳，孟令瑾，黄鹏，范学军，
申请(专利权)人：中国科学院力学研究所，
类型：发明
国别省市：