[发明专利]球形进气式粉末燃料供给装置

说明书

本发明提供了一种球形进气式粉末燃料供给装置。所述球形进气式粉末燃料供给装置包括粉箱直段端盖、设于所述粉箱直段端盖一端的粉箱后端盖、相对于所述粉箱后端盖设于所述粉箱直段端盖另一端的锥形流化筒套盖，以及设于所述粉箱直段端盖内的平板刚性活塞，所述粉箱直段端盖、所述平板刚性活塞以及所述锥形流化筒套盖围合而成的空间为用于容纳粉末燃料的流化室，所述空腔内设有球形出气室和设于所述球形出气室上的直段流化气供气管，所述直段流化气供气管上远离所述球形出气室的一端经由所述锥形流化筒套盖伸出至外界，所述粉箱后端盖上开设有驱动气体进气孔和法兰孔。本发明的球形进气式粉末燃料供给装置流化性能较好。

技术领域

本发明涉及粉末发动机、粉末冲压发动机以及粉末火箭发动机等航空航天动力技术领域，主要涉及一种球形进气式粉末燃料供给装置。

背景技术

粉末发动机是以金属粉末（镁、铝等）为燃料、以液体或粉末或气体为氧化剂的一类新型发动机。由于粉末燃料为颗粒状，能够实现燃料的供给可调和流量的灵活调节，从而让发动机具备多脉冲启停点火和推力可调控等优点，使得粉末发动机能够更好的适用于航天推进以及宇宙探测等领域，正逐渐获得广泛的关注和研究。目前通过调配不同的燃料与氧化剂，国内外已发展出了许多种粉末发动机类型，如用于导弹系统的粉末燃料冲压发动机、铝/高氯酸铵粉末火箭发动机和用于火星探测和月球开发的镁/二氧化碳粉末发动机、铝/氧气火箭发动机，以及用于超高速鱼雷的粉末燃料水冲压发动机等。以上所述，不同类型的粉末发动机均存在一个共性问题：如何实现粉末燃料的充分流化以及均匀输送。

目前粉末燃料供给装置主要分为两类：电机驱动式粉末供给系统和气压驱动活塞式粉末供给系统。在电机驱动式中，导杆的功率转调性能较差，相比之下，气压驱动活塞式粉末供给系统更为简便高效，工作原理是在粉箱直段中增添平板刚性活塞结构，活塞在驱动气体压力的作用下不断向前运动，推动流化室内粉末向前运动，再加上收敛段处流化气卷吸的作用，粉末燃料被输出粉箱，流入燃烧室。在上述气压驱动活塞式粉末供给系统中，流化气的进气方式为环缝进气或环孔进气，而环缝或环孔分布在锥形收敛段的表面上，相比表面进气，粉箱内部通入流化气能够更好的使粉末与流化气进行掺混流化。另一方面，粉末流化性能的好坏直接决定了粉末燃料的输送稳定性能，进而影响粉末发动机的燃烧性能。

由此来看，为实现粉末燃料的高效流化并适用于实际工程应用中，很有必要解决因进气方式的原因而导致流化性能较低的问题。在气压驱动活塞式粉末供给系统中平板刚性活塞推动粉末向前运动，流化气卷吸粉末颗粒输出粉箱，颗粒能否在流化气的卷吸作用下充分流化，进而实现高效流化并提高输送稳定性也就成为了主要问题。

发明内容

基于此，为解决粉末燃料在粉箱内的流化性能问题，提供一种球形进气式粉末燃料供给装置。

本发明提供一种球形进气式粉末燃料供给装置，包括粉箱直段端盖、设于所述粉箱直段端盖一端的粉箱后端盖、相对于所述粉箱后端盖设于所述粉箱直段端盖另一端的锥形流化筒套盖，以及设于所述粉箱直段端盖内的平板刚性活塞，所述粉箱直段端盖、所述平板刚性活塞以及所述锥形流化筒套盖围合而成的空间为用于容纳粉末燃料的流化室，所述空腔内设有球形出气室和设于所述球形出气室上的直段流化气供气管，所述直段流化气供气管上远离所述球形出气室的一端经由所述锥形流化筒套盖伸出至外界，所述粉箱后端盖上开设有驱动气体进气孔和法兰孔，所述锥形流化筒套盖的内表面上设有圆台流化盖。

进一步的，所述圆台流化盖具有内敛形喉道。

进一步的，所述球形出气室的球面上均匀分布有多个流化气出气孔。

进一步的，所述粉箱后端盖通过双头螺柱和所述粉箱直段端盖连接，所述双头螺柱通过螺母紧固，所述双头螺柱和所述螺母之间设有弹簧垫圈。