[发明专利]超燃冲压发动机主动冷却与燃烧解耦系统

权利要求书

1.超燃冲压发动机主动冷却与燃烧解耦系统，其特征在于：在超燃冲压发动机的进气道和隔离段设置有第一壁面冷却通道，在超燃冲压发动机的燃烧室和尾喷管设置有第二壁面冷却通道；

第二壁面冷却通道内的冷却工质是二氧化碳，第二壁面冷却通道内的二氧化碳处于临界压力和临界温度的超临界状态；第二壁面冷却通道的出口通过管路与涡轮的入口相连，涡轮的出口分别与高温回热器和燃料换热器的高温侧入口相连，高温回热器的高温侧出口与低温回热器的高温侧入口连接，低温回热器的高温侧出口与第二压缩机的入口连接；燃料换热器的高温侧出口与第一压缩机的入口连接，第一压缩机的出口与低温回热器的低温侧入口相连，低温回热器的低温侧出口与第二压缩机的出口通过管路与高温回热器低温侧的入口连接，高温回热器低温侧的出口通过管路连接到第二壁面冷却通道的入口；

燃料储箱与燃料泵连接，燃料泵的出口与流量阀相连，流量阀具有两个出口，其中一个出口与燃料换热器的低温侧入口相连，另一个出口和燃料换热器的低温侧出口相连，两股燃料汇合后与第一壁面冷却通道的入口连接，第一壁面冷却通道的出口联通燃烧室。

2.根据权利要求1所述的超燃冲压发动机主动冷却与燃烧解耦系统，其特征在于：超临界状态二氧化碳通过第二壁面冷却通道对发动机燃烧室和尾喷管进行冷却，第二壁面冷却通道内的二氧化碳吸收发动机燃烧室和尾喷管壁面热量进而冷却燃烧室和尾喷管将其维持在安全温度以内，吸收热量后的高温高压二氧化碳流经涡轮，经涡轮膨胀做功后温度压力降低，同时涡轮带动发电机进行发电；做功后的低压低温二氧化碳在涡轮的出口处进行分流，一部分低压低温二氧化碳经高温回热器的高温侧入口进入高温回热器，然后从高温回热器的高温侧出口流出并经低温回热器的高温侧入口进入低温回热器，再从低温回热器的高温侧出口流出后通过第二压缩机进行压缩；另一部分低压低温二氧化碳经燃料换热器的高温侧入口直接流入燃料换热器与输入到燃料换热器的燃料进行换热冷却，冷却后的二氧化碳从燃料换热器的高温侧出口流出后经过第一压缩机进行压缩后经低温回热器的低温侧入口流入低温回热器进行换热，第二压缩机压缩后输出的二氧化碳与低温回热器的低温侧出口输出的二氧化碳在低温回热器的低温侧出口处进行汇合后从高温回热器低温侧的入口流入高温回热器进行换热，高温回热器低温侧的出口输出的超临界二氧化碳通过管路从第二壁面冷却通道的入口流入到第二壁面冷却通道，完成一个循环。

3.根据权利要求1所述的超燃冲压发动机主动冷却与燃烧解耦系统，其特征在于：碳氢燃料通过第一壁面冷却通道对发动机进气道和隔离段进行冷却，燃料储箱中的燃料经燃料泵增压后经分流阀，一部分进入燃料换热器中对二氧化碳进行冷却并吸热升温，升温后的燃料与分流阀出来的另一部分燃料汇合后进入第一壁面冷却通道继续吸热升温，满足燃烧条件后进入超燃冲压发动机的燃烧室进行燃烧。

4.根据权利要求1、2或3所述的超燃冲压发动机主动冷却与燃烧解耦系统，其特征在于：所述燃料为碳氢燃料。

5.根据权利要求4所述的超燃冲压发动机主动冷却与燃烧解耦系统，其特征在于：燃料泵将燃料增压到临界压力以上后经流量阀输入到燃料换热器，燃料换热器中以及第一壁面冷却通道内的碳氢燃料在临界压力以上。

6.根据权利要求4所述的超燃冲压发动机主动冷却与燃烧解耦系统，其特征在于：高温回热器、低温回热器以及燃料换热器均为印刷式换热器。

7.根据权利要求4所述的超燃冲压发动机主动冷却与燃烧解耦系统，其特征在于：所述燃料换热器中碳氢燃料的流量通过分流阀调节，且进入第一壁面冷却通道的燃料流量与燃烧所需燃料流量相等，进入燃烧室的燃料温度可达到其裂解温度。

8.根据权利要求4所述的超燃冲压发动机主动冷却与燃烧解耦系统，其特征在于：第一压缩机入口处二氧化碳的温度高于临界温度。