[发明专利]除湿预冷器及高超声速预冷组合发动机

权利要求书

1.一种高超声速预冷组合发动机，包括依次设置的进气道、压气机、燃烧室和尾喷管，其特征在于，在其进气道和压气机之间设置有除湿预冷器，所述除湿预冷器包括第一流体通道和第二流体通道；

第一流体通道入口与进气道联通，引入的是含湿空气；所述第一流体通道上设置有除湿结构，用于对第一流体通道内的含湿空气进行除湿；

所述第二流体通道引入低温流体，所述低温流体为低温燃料，低温燃料与第一流体通道进行换热，对第一流体通道内的空气进行降温，升温后的燃料经第二流体通道出口引出，为燃烧室提供燃料；所述第一流体通道出口将除湿、降温之后得到的低温干空气引出，所述第一流体通道出口与所述压气机联通，为压气机通过低温干空气。

2.根据权利要求1所述的高超声速预冷组合发动机，其特征在于：所述除湿结构包括干燥剂单元以及除湿通道，所述第一流体通道与含湿空气接触的一侧壁面上嵌设有干燥剂单元，所述第一流体通道的另一侧面设置有与干燥剂单元对应的除湿通道，除湿通道内通入的是干冷空气；干燥剂单元的一面与第一流体通道中的含湿空气接触，干燥剂单元的另一面与除湿通道内的干冷空气接触，干燥剂单元从第一流体通道中吸收的水分被除湿通道中的干冷空气带走，从而使得干燥剂单元中的干燥剂循环使用。

3.根据权利要求2所述的高超声速预冷组合发动机，其特征在于：在靠近所述第一流体通道出口端的第一流体通道壁面上设置有第一单向阀，第一流体通道出口端的低温干空气经单向阀进入除湿通道，在靠近所述第一流体通道入口端的第一流体通道壁面上设置有第二单向阀，除湿通道吸湿、换热后形成的高温湿空气从第二单向阀引出并收集。

4.根据权利要求3所述的高超声速预冷组合发动机，其特征在于：各除湿通道至少对应一个第一单向阀和一个第二单向阀，第一单向阀完成从第一流体通道中引入足够多的低温干空气至除湿通道后，除湿通道的第一单向阀和第二单向阀之间通过管路连接冷凝器以及泵，第二单向阀引出的高温湿空气经冷凝器实现水气分离，由储水箱收集冷凝器分离出的水，冷凝器分离出的干冷空气经泵以及管路输送至第一单向阀，由第一单向阀进入除湿通道，实现循环利用。

5.根据权利要求2或3或4所述的高超声速预冷组合发动机，其特征在于：所述除湿预冷器包括主壳体以及设置在主壳体内的多个预冷除湿单元体，所述预冷除湿单元体沿其长度方向依次划分为2级或2级以上的除湿预冷段和位于末尾的膨胀段；

预冷除湿单元体包括外侧筒、内侧筒、前端板和后端板，环形的前端板和后端板分别将外侧筒和内侧筒间的前端和后端密封；所述外侧筒外侧为外侧第一流体通道，所述内侧筒围成的内部筒腔为内侧第一流体通道；

所述外侧筒的内侧面上设置有多条外侧除湿通道，其中各除湿预冷段的各外侧除湿通道对应的外侧筒上嵌设有一系列的干燥剂单元，所述内侧筒的内侧面上设置有多条内侧除湿通道，其中各除湿预冷段的各内侧除湿通道对应的内侧筒上嵌设有一系列的干燥剂单元；所述外侧筒和内侧筒之间设置有第二流体通道。

6.根据权利要求5所述的高超声速预冷组合发动机，其特征在于：沿预冷除湿单元体长度方向各级除湿预冷段中的内侧第一流体通道的流通面积依次呈阶梯状递减，膨胀段中的内侧第一流体通道的流通面积相对于与其相邻的最后一级除湿预冷段的流通面积呈阶梯增大。

7.根据权利要求5所述的高超声速预冷组合发动机，其特征在于：所述外侧筒和内侧筒之间设置有间隔筒，间隔筒将所述外侧筒和内侧筒之间分隔为相邻设置的两个第二流体通道，分别为外侧第二流体通道和内侧第二流体通道，外侧第二流体通道入口和内侧第二流体通道入口设置在后端板上，外侧第二流体通道出口和内侧第二流体通道出口设置后端板，外侧第二流体通道和内侧第二流体通道内流体的流动方向与内、外侧第一流体通道内的流体的流动方向相反。

8.根据权利要求6或7所述的高超声速预冷组合发动机，其特征在于：各外侧除湿通道和内侧除湿通道内流体的流动方向与内、外侧第一流体通道内的流体的流动方向相反。