[发明专利]一种涡桨直喷混合式多级动力水下高速推进器及控制方法

说明书

本发明公开了涡桨直喷混合式多级动力水下高速推进器及控制方法，包括低速段发动机、加速段发动机以及高速段发动机，针对不同作战方针，将水冲压高金属含量推进剂发动机与高金属含量固体火箭发动机相结合，并辅以涡轮动力输出装置，通过合理设计装药方式，调整装药量和冲压入水量满足不同航行速度下系统对推进动力的需求，突破了传统水下航行器单一航速的限制，可在同一航程中实现常规低速巡航和七倍于常规速度的高速打击两种典型运动状态。

技术领域

本发明属于水下航行器动力技术领域，具体涉及一种涡桨直喷混合式多级动力水下高速推进器及控制方法。

背景技术

目前，各国海军纷纷围绕海洋权益保护，瞄准新的作战需求，积极开展新型装备研制，陆续在水面舰艇、潜艇装备以及新概念新技术等方面取得重大进展。当前形势下，水下高效攻击性武器在现代战场中的作用显得愈加重要。水下武器的杀伤原理是折断对方的龙骨，隐蔽性强，拥有较好的突防效果和较高的命中率；可以增强战术的多样化，提高攻击效果。但在水下作战平台建设上，各国普遍受到动力系统效率低下这一问题的困扰，能源与动力系统是当前航行器在军事应用方面受限的一个主要技术难点。突破新能源开发与利用，提高武器的续航能力，使航行体向高兼容性和模块化方向发展是当前的重要任务。

在各种可利用的能源中，金属燃料所具有的高热值能量受到各国的重视，尤其部分金属燃烧过程所需要的氧化剂可以由工作环境中引入的水介质充当，其可行性和方便性已经得到证明，并在已有武器型号中得到利用，值得深入挖掘其具备的潜力。但在已有的航行器动力系统中，航速单一，难以实现航速转换，缺乏作战需要的灵活性。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种涡桨直喷混合式多级动力水下高速推进器及控制方法，可以满足不同航行速度下系统对推进动力的需求，同时推进器具有结构紧凑化、重量轻型化的特点，可以实现灵活作战的总目标。

一种涡桨直喷混合式多级动力水下高速航行器，包括顺次相连的低速段发动机、加速段发动机与高速段发动机；

所述高速段发动机包括高速段入水缓冲室(1)、高速段一次注水管路(2)、水冲压金属燃料(3)、高速段二次注水管路(4)、高速段燃烧室(21)和高速段喷管(5)；

所述加速段发动机包括加速段挡板(6)、固体推进剂(7)、加速段燃烧室(22)和加速段喷管(8)；

所述低速段发动机包括速段挡板(10)、低速段入水缓冲室(11)、水泵(12)、低速段一次注水管路(13)、低速段二次注水管路(14)、涡轮(17)、变速器(18)、螺旋桨(19)、水冲压金属燃料(20)和低速段燃烧室(23)；

所述高速段燃烧室(21)的一端封闭，外部端面上连接高速段入水缓冲室(1)；另一端开口，连接有高速段喷管(5)；水冲压金属燃料(3)靠近高速段入水缓冲室(1)一侧浇铸于高速段燃烧室(21)内；高速段一次注水管路(2)与高速段二次注水管路(4)各有若干支，包覆于高速段燃烧室(21)外表面；高速段一次注水管路(2)与高速段二次注水管路(4)的一端联通高速段发动机缓冲室1，另一端伸入到高速段燃烧室(21)的内部空腔中，高速段一次注水管路(2)接入高速段燃烧室(21)的接口更靠近水冲压金属燃料(3)的燃烧面所述加速段挡板(6)的一侧与高速段喷管(5)通过爆炸螺栓相连接，对高速段喷管(5)进行封盖；加速段挡板(6)的另一侧固连到加速段燃烧室(22)的一侧端部；加速段燃烧室(22)的另一侧开口端连接加速段喷管(8)；加速段燃烧室(22)内浇铸有多个空心圆柱状的固体推进剂药柱(7)；