[发明专利]一种宽域多频次跃水空涡轮冲压组合发动机及其控制方法

权利要求书

1.一种宽域多频次跃水空涡轮冲压组合发动机，其特征在于：包括进气道(1)、ATR核心机(3)、进气流道切换活门(2)、混流器(6)、燃烧室(8)、水二次射流喷注器(9)、喷管(10)、火焰稳定器(7)、冲压活门(17)、燃烧室前活门(5)、燃料贮箱(4)、氧化剂贮箱(11)和进水道(12)；

所述进气道(1)由外壳体(13)和设置在外壳体(13)内部前端的进气道锥体(14)形成，用于实现空气的捕获；

所述ATR核心机(3)设置在外壳体(13)内部后端，且与外壳体(13)形成冲压流道(15)，所述进气流道切换活门(2)设置在ATR核心机(3)的前端，用于控制进气道(1)中的空气进入ATR核心机(3)流道进行燃烧；

所述混流器(6)设置在ATR核心机(3)的后端，用于对空气和燃气进行混合；

所述燃烧室(8)、喷管(10)设置在外壳体(13)的后端，用于对混合后的空气和燃气进行燃烧并产生推力，所述火焰稳定器(7)设置在燃烧室(8)内，实现燃料喷注和火焰稳定；

所述冲压活门(17)设置在冲压流道(15)的后端，用于控制进气道(1)中的空气通过冲压流道(15)进入燃烧室(8)；所述燃烧室前活门(5)设置在混流器(6)的进口端，用于控制ATR核心机(3)中的燃气进入混流器(6)；

所述水二次射流喷注器(9)设置在燃烧室(8)、喷管(10)之间，用于实现海水的喷射；

所述燃料贮箱(4)、氧化剂贮箱(11)设置在外壳体(13)内，用于提供燃烧时的燃料和氧化剂；

所述进水道(12)设置在外壳体(13)内，其一端与进气道锥体(14)的前锥体(16)连接，另一端分别与混流器(6)、水二次射流喷注器(9)连接，前锥体(16)能够移动打开，使得海水通过进水道(12)进入燃烧室(8)进行燃烧。

2.根据权利要求1所述的宽域多频次跃水空涡轮冲压组合发动机，其特征在于：还包括设置在进气道锥体(14)上的超空泡系统(19)和水介质发生器(18)，所述水介质发生器(18)分别与燃料贮箱(4)、进水道(12)连接，所述水介质发生器(18)和超空泡系统(19)产生水介质超空泡，并将其作用在进气道锥体(14)前端，用于减小飞行器的阻力。

3.根据权利要求1所述的宽域多频次跃水空涡轮冲压组合发动机，其特征在于：所述喷管(10)为拉瓦尔喷管，喉部尺寸根据发动机工况调节。

4.根据权利要求1或2或3所述的宽域多频次跃水空涡轮冲压组合发动机，其特征在于：所述燃料为液体燃料，所述氧化剂为液体氧化剂。

5.根据权利要求4所述的宽域多频次跃水空涡轮冲压组合发动机，其特征在于：所述燃料为硼氢化镁凝胶推进剂，所述氧化剂为采用高氯酸羟胺。

6.根据权利要求5所述的宽域多频次跃水空涡轮冲压组合发动机，其特征在于：所述燃料贮箱(4)、氧化剂贮箱(11)分别相对设置在外壳体(13)的内壁上。

7.一种权利要求1至6任一所述的宽域多频次跃水空涡轮冲压组合发动机的控制方法，其特征在于：

在ATR工作模式下，进气道(1)捕获空气，进气流道切换活门(2)和冲压活门(17)关闭冲压流道(15)，使空气进入ATR核心机(3)；燃料和氧化剂在ATR核心机(3)的燃气发生器内燃烧产生高温燃气推动ATR核心机(3)的涡轮和压气机压缩空气；燃烧室前活门(5)打开，压缩后的空气与涡轮增压后的燃气在混流器(6)内混合，在燃烧室(8)内组织燃烧，并通过喷管(10)实现内能向动能的转换，产生推力；

在冲压工作模式下，进气道(1)捕获空气，进气流道切换活门(2)和燃烧室前活门(5)关闭ATR核心机(3)的流道，冲压活门(17)打开冲压流道(15)，使空气进入燃烧室(8)与火焰稳定器(7)喷入的燃料组织燃烧，燃气通过喷管(10)实现内能向动能的转换，产生推力；

在水冲压工作模式下，进气道(1)的唇口关闭，燃烧室前活门(5)和冲压活门(17)关闭ATR核心机(3)流道和冲压流道(15)；进气道(1)的前锥体(16)向上游移动打开进水道(12)，进水道(12)捕获海水并提高海水的压力；海水进入燃烧室(8)与火焰稳定器(7)喷入的燃料组织燃烧，燃气通过喷管(10)实现内能向动能的转换，产生推力。