[发明专利]一种多级装药固体燃料冲压发动机

说明书

本发明提供一种多级装药固体燃料冲压发动机，提出了多级装药的固体燃料冲压发动机，同时，通过多级装药性能匹配，为各级装药选取不同的几何尺寸、燃速等参数，解决发动机性能与飞行高度、飞行速度匹配性差的问题，实现固体燃料冲压发动机大空域、宽速域内自适应工作，极大提升了发动机性能，拓宽发动机使用条件，为未来超远程冲压增程炮弹提供一种可行的技术途径。

技术领域

本发明属于固体燃料冲压发动机技术领域，尤其涉及一种多级装药固体燃 料冲压发动机。

背景技术

固体燃料冲压发动机(简称SFRJ)是一种来流空气与贴壁浇注的固体装药 直接反应形成一次燃气，一次燃气在补燃室内进行补燃的冲压发动机。SFRJ具 有高比冲、高可靠性、成本低廉及一定的性能自调节能力等优点，在炮弹增程 中具有良好的应用前景。

如图1所示，炮弹出膛后，冲压发动机接力工作，直到炮弹升至高空，发 动机工作结束。炮射固体燃料冲压发动机工作高度范围为0km～10km，工作速度 范围为Ma2.2～Ma3.5。随炮弹爬升，发动机高度增大、速度减小，发动机捕获 的空气流量减小；同时装药燃烧室固体推进剂燃面增大，燃气流量增大，导致 发动机进气道裕度急剧下降，发动机存在进气道不起动风险。为确保发动机在 高空可靠工作，需要扩大发动机喷管喉径，这会导致发动机低空工作时进气道 裕度较高，发动机性能较差，因此发动机高低空裕度及性能难以匹配。

炮射固体燃料冲压发动机在大空域、宽速域工作时，要求燃气流量、发动 机裕度、发动机推力随高度、速度自适应变化，实现发动机高性能、高裕度工 作。采用单一种类装药的发动机燃气流量、发动机裕度、发动机推力等参数变 化规律单一，发动机性能与飞行高度、飞行速度匹配性差，高性能和高裕度之 间存在矛盾。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种多级装药固体燃料冲压发动机，利用炮 射固体燃料冲压发动机中不同装药种类的燃速、压力指数、热值、密度的差异 性，通过优选组合策略，满足炮射固体燃料冲压发动机在大空域、宽速域工作 时，燃气流量、发动机裕度及发动机推力随高度、速度自适应变化的要求。

一种多级装药固体燃料冲压发动机，包括进气道1、装药燃烧室2、补燃室 3以及喷管4，所述装药燃烧室2贴壁浇注有在装药燃烧室轴向方向上相互级联 的两级以上的装药，其中，各级装药的燃速、几何尺寸、压力指数、热值、密 度以及药型不完全相同。

进一步地，各级装药的燃速、压力指数、热值、密度以及药型根据设定的 炮弹总体指标确定。

进一步地，所述装药燃烧室贴壁浇注有相互级联的两级装药。

有益效果：

本发明提供一种多级装药固体燃料冲压发动机，提出了多级装药的固体燃 料冲压发动机，同时，通过多级装药性能匹配，为各级装药选取不同的几何尺 寸、燃速等参数，解决发动机性能与飞行高度、飞行速度匹配性差的问题，实 现固体燃料冲压发动机大空域、宽速域内自适应工作，极大提升了发动机性能， 拓宽发动机使用条件，为未来超远程冲压增程炮弹提供一种可行的技术途径。

附图说明

图1为现有的炮射固体燃料压发动机的结构示意图；

图2为本发明提供的一种多级装药固体燃料冲压发动机的结构示意图；

图3为本发明提供的两级装药与单级装药的固体燃料冲压发动机的推力随 发动机工作时间变化示意图；

图4为本发明提供的两级装药与单级装药的固体燃料冲压发动机的余气系 数随发动机工作时间变化示意图；

图5为本发明提供的两级装药与单级装药的固体燃料冲压发动机的余气系 数随发动机工作时间变化示意图；

图6为本发明提供的两级装药与单级装药的固体燃料冲压发动机的发动机 裕度随发动机工作时间变化示意图；