[发明专利]主动冷却超燃冲压发动机的起动方法和起动装置

说明书

本发明提供一种主动冷却冲压发动机的起动方法和起动装置，所述方法包括：起动开始时，开启设置在主动冷却冲压发动机燃烧室的稳焰器上游内壁上的第一排喷孔，向燃烧室内喷注冷态煤油，同时开启氧化剂喷孔喷注氧化剂，并点燃；当燃烧室冷却槽道内煤油压力达到设定压力阈值时，开启设置在燃烧室内壁上的第二排喷孔并喷射热态煤油；保证喷油孔开启过程火焰稳定和燃烧性能，实现主动冷却超燃发动机的稳定起动，相比通常的冲压发动机的起动，无需采用乙炔辅助，同时也能节省点火的能量。

技术领域

本发明涉及冲压发动机领域，尤其涉及一种主动冷却超燃冲压发动机的起动方法和起动装置。

背景技术

超燃冲压发动机是近地空间飞行的理想动力之一。在飞行马赫数为4至7之间冲压发动机的比冲比火箭的比冲要高很多。因为超燃冲压发动机利用气道压缩空气来获得氧化剂，所以超燃冲压发动机无需携带大量的氧化剂，应用在飞行器上降低了飞行器的重量，且增大了燃料比冲。而且超燃冲压发动机只由进气道、燃烧室和尾喷管构成，不需要压气机和涡轮等旋转部件，结构简单、成本低、易维护。另外还可以应用到高超声巡航导弹、高超声速飞机和空天飞机等，在军事、商业运用中都有着重要的战略意义。

主动冷却超燃冲压发动机的起动过程一般如下：首先，将主动冷却燃料煤油填充到燃烧室壁面的冷却管道，在煤油被喷射入冲压发动机之前，向燃烧室喷注乙炔，并点燃乙炔，燃烧乙炔起到预热燃烧室的作用，可以增加冷却管道内煤油的温度和喷注压力。然后在合适的条件下，将加热后的煤油喷射入燃烧室，同时关闭乙炔的喷注，最终实现煤油单独燃烧，完成冲压发动机的起动。但采用这种方式起动冲压发动机需要乙炔辅助，那就需要携带乙烯相关的存储等设备；且需要安装点燃乙炔的装置。

发明内容

本发明实施例提供了一种主动冷却超燃冲压发动机的起动方法和起动装置，相比通常的冲压发动机起动省略了乙炔辅助的步骤。

第一方面，本发明提供了一种冲压发动机的起动方法，方法包括：

起动开始时，开启设置在冲压发动机的燃烧室内壁上的第一排喷孔，向发动机燃烧室内喷注冷态煤油，同时开启氧化剂喷孔喷注氧化剂，并使用火花塞点燃；

当所述燃烧室主动冷却槽道内油压达到设定压力阈值时，开启设置在所述燃烧室内壁上的第二排喷孔并喷射热态煤油；

当所述燃烧室主动冷却槽道内油压达到设定压力阈值时，开启设置在所述燃烧室内壁上的第三排喷孔并喷射超临界或裂解态煤油。

在一个可能实现的方式中，该方法还包括：

在开启第一排喷孔并喷射第一状态的煤油，或者开启第二排喷孔并喷射热态煤油，或者开启第三排喷孔并喷射超临界或裂解态煤油时，通过冲压发动机内的稳焰装置和向稳焰装置补充氧化剂稳定燃烧室煤油的燃烧火焰。

在一个可能实现的方式中，第一排喷孔的口径为0.4mm；第二排喷孔的口径为1.0mm；第三排喷孔的口径大于第二排喷孔的口径。

在一个可能实现的方式中，第一排喷孔的喷孔数量大于第二排喷孔的喷孔数量；第二排喷孔的喷孔数量大于第三排喷孔的数量。

在一个可能实现的方式中，第一排喷孔与第二排喷孔，第二排喷孔与第三排喷孔之间的距离分别为10-20mm。

第二方面，本发明提供了一种起动装置：在所述燃烧室稳焰器上游内壁上设置有三排燃料喷孔，稳焰器内部设置一排氧化剂喷孔，点火装置以及稳焰装置；

点火装置用于在起动所述冲压发动机时点燃喷射在所述燃烧室中的煤油；

第一排喷孔、所述第二排喷孔和所述第三排喷孔分别用于向所述燃烧室喷射不同状态的煤油。