CN105888880A - 超燃冲压发动机水冷装置及其工作方法 - Google Patents

超燃冲压发动机水冷装置及其工作方法 Download PDF

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苏艳
夏有财
顾晨轩
王辉
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02K—JET-PROPULSION PLANTS
    • F02K7/00—Plants in which the working fluid is used in a jet only, i.e. the plants not having a turbine or other engine driving a compressor or a ducted fan; Control thereof
    • F02K7/10—Plants in which the working fluid is used in a jet only, i.e. the plants not having a turbine or other engine driving a compressor or a ducted fan; Control thereof characterised by having ram-action compression, i.e. aero-thermo-dynamic-ducts or ram-jet engines

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Abstract

本发明提供了一种超燃冲压发动机水冷装置及其工作方法，超燃冲压发动机水冷装置包括储水箱、超燃冲压发动机、冷却通道、雾化喷嘴、水汽尾喷管、高压水蒸气箱、第一管道和第二管道，其中，超燃冲压发动机侧外壁面上设置有两端封闭的冷却通道，冷却通道的两端分别设置有雾化喷嘴，两个雾化喷嘴通过第二管道与储水箱相连；冷却通道中部通过第一管道连接到高压水蒸气箱，高压水蒸气箱上开有水汽尾喷管。本发明能有效利用超燃冲压发动机多余热量，产生辅助推力，结构简单，且安全性高。

Description

超燃冲压发动机水冷装置及其工作方法
技术领域
本发明涉及超燃冲压发动机冷却装置领域，具体是一种超燃冲压发动机水冷装置及其工作方法。
背景技术
飞行速度大于5Ma称为高超声速飞行，超燃冲压发动机是实现高超声速飞行的最佳动力之一，但超燃冲压发动机热防护性能一直是发动机成败的关键。当以8马赫飞行时，燃烧室内温度达3000K以上，现在世界上没有任何材料能胜任在这么高的温度下长时间工作，因此必须对超燃冲压发动机进行热防护。
现有的热防护技术主要有分为主动热防护和被动热防护，前者由于会严重增加发动机重量，所有对超燃冲压发动机一般采用后者，后者主要包括膜冷却、再生冷却、发汗冷却，其中，再生冷却技术是世界主流研究方向。2015年国防科技大学王振国教授研制成功中国首台再生冷却超燃冲压发动机，达到世界先进水平。但是再生冷却技术使发动机结构复杂，设计制造困难，而且再生冷却采用液氢做冷却剂有安全隐患也会较多的增加发动机重量。专利200910072304.8、200910072323.0和200910072452.X都公布了一种超燃冲压发动机冷却系统，但所述系统都没能实现吸收热量的合理利用，专利201510433952.7公布了一种液氮冷却系统，该系统有效利用了吸收的热量，但该液氮储存装置质量大，设计复杂。
发明内容
本发明为了解决现有技术的问题，提供了一种超燃冲压发动机水冷装置及其工作方法，能有效利用超燃冲压发动机多余热量，产生辅助推力，结构简单，且安全性高。
本发明提供的超燃冲压发动机水冷装置，包括储水箱、超燃冲压发动机、冷却通道、雾化喷嘴、水汽尾喷管、高压水蒸气箱、第一管道和第二管道，其中，超燃冲压发动机侧外壁面上设置有两端封闭的冷却通道，冷却通道的两端分别设置有雾化喷嘴，两个雾化喷嘴通过第二管道与储水箱相连；冷却通道中部通过第一管道连接到高压水蒸气箱，高压水蒸气箱上开有水汽尾喷管。
进一步改进，所述储水箱中含有增压装置，能使水从所述雾化喷嘴中以相当的速度喷出。
本发明还提供了一种超燃冲压发动机水冷装置的工作方法，包括以下步骤：
1）储水箱中的液态水经过第二管道和雾化喷嘴喷出到冷却通道中；
2）超燃冲压发动机燃烧室壁面超高热流能使水汽充分吸热膨胀；
3）吸热膨胀的水蒸气进入经过第一管道进入高压水蒸气箱，以相当高的速度从水汽尾喷管中喷出，产生推力。
本发明有益效果在于：
1、 能有效利用超燃冲压发动机多余热量，产生辅助推力；
2、 该结构设计比传统的燃料冷却结构简单，且安全性高。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
具体实施方式
本发明提供的超燃冲压发动机水冷装置，其结构如图1所示，包括储水箱1、超燃冲压发动机2、冷却通道3、雾化喷嘴4、水汽尾喷管5、高压水蒸气箱6、第一管道7和第二管道8，其中，超燃冲压发动机2侧外壁面上设置有两端封闭的冷却通道3，冷却通道3的两端分别设置有雾化喷嘴4，两个雾化喷嘴4通过第二管道8与储水箱1相连；冷却通道3中部通过第一管道7连接到高压水蒸气箱6，高压水蒸气箱6上开有水汽尾喷管5。
进一步改进，所述储水箱1中含有增压装置，能使水从所述雾化喷嘴中以相当的速度喷出。
本发明还提供了一种超燃冲压发动机水冷装置的工作方法，包括以下步骤：
1）储水箱1中的液态水经过第二管道8和雾化喷嘴4喷出到冷却通道3中；
2）超燃冲压发动机2燃烧室壁面超高热流能使水汽充分吸热膨胀；
3）吸热膨胀的水蒸气进入经过第一管道7进入高压水蒸气箱6，以相当高的速度从水汽尾喷管5中喷出，产生推力。
本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种超燃冲压发动机水冷装置，其特征在于：包括储水箱（1）、超燃冲压发动机（2）、冷却通道（3）、雾化喷嘴（4）、水汽尾喷管（5）、高压水蒸气箱（6）、第一管道（7）和第二管道（8），其中，超燃冲压发动机（2）侧外壁面上设置有两端封闭的冷却通道（3），冷却通道（3）的两端分别设置有雾化喷嘴（4），两个雾化喷嘴（4）通过第二管道（8）与储水箱（1）相连；冷却通道（3）中部通过第一管道（7）连接到高压水蒸气箱（6），高压水蒸气箱（6）上开有水汽尾喷管（5）。
2.根据权利要求1所述的超燃冲压发动机水冷装置，其特征在于：所述的储水箱（1）中设置有增压装置。
3.一种超燃冲压发动机水冷装置的工作方法，其特征在于包括以下步骤：
1）储水箱（1）中的液态水经过第二管道（8）和雾化喷嘴（4）喷出到冷却通道（3）中；
2）超燃冲压发动机（2）燃烧室壁面超高热流能使水汽充分吸热膨胀；
3）吸热膨胀的水蒸气进入经过第一管道（7）进入高压水蒸气箱（6），以相当高的速度从水汽尾喷管（5）中喷出，产生推力。
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