产品名称: 使用等离子体发生器实现点火的硼基固体燃料推
上架时间: 2020-08-18
详细介绍

  目前固体火箭冲压发起机(固体燃料推动器)中的固体燃料合键是使用点炸药举办引燃。液体燃料有哪些点炸药合键由氧化剂、可燃剂及黏结剂构成,物理化学职能褂讪,对热进攻敏锐,具有足够的焚烧本领。将点炸药装填于焚烧器中,运用电火花将其点燃,开释出大方热量加热固体推动剂,从而使之着火和燃烧。采用这种措施需求正在燃气产生器中特意启迪个人空间用于安放点炸药,从而减小了推动剂的填装量。而且运用点炸药引燃的措施使推动剂具有较大的焚烧延迟,低浸了响应的矫捷性。因为硼具有高质料热值、高体积热值、两相流耗损小、燃烧分离性好、喷管喉部浸积少、喷射效能上等优异职能,使硼基固体燃料推动剂有恐怕成为固体燃料推动器的首选燃料。但硼的熔点和沸点较高,难以熔化和汽化,本质运用中存正在焚烧贫窭,焚烧温度高,焚烧延迟时候长等题目。因而何如杀青硼基固体燃料的就手焚烧和燃烧显得尤为主要。现有的硼基固体燃料焚烧措施难以杀青以上恳求。

  适用新型实质本适用新型要管理的本事题目是,制服现有本事中的不够,供给一种硼基固体燃料推动器等离子体焚烧装配。为管理本事题目,本适用新型的管理计划是放弃古板的点炸药引燃焚烧方法,正在固体燃料推动器中引入等离子体产生器,使用等离子体产生器形成的高温等离子体直接点燃硼基固体燃料。本适用新型供给了一种运用等离子体产生器杀青焚烧的硼基固体燃料推动器,蕴涵进气道、燃气产生器、补燃室和尾喷管,燃气产生器内装填固体燃料;所述固体燃料是硼基固体燃料,正在燃气产生器的结尾配置等离子体产生器,其等离子体喷射口瞄准固体燃料;该推动器还蕴涵用于调剂等离子体产生器功率的电气掌握调剂编制和用于杀青冷却的冷却水编制;此中,电气掌握调剂编制蕴涵可编程逻辑掌握器、电位器和继电器,电位器与继电器并联后经可编程逻辑掌握器与电源串联,同时电位器和继电器的两头阔别引出导线接于等离子体产生器的开合;冷却水编制蕴涵冷却水箱和水泵,水泵出口经管途接至设于燃气产生器和等离子体产生器上的进水口,燃气产生器和等离子体产生器上的出水口进管途接于冷却水箱。焚烧时,掌握器通过继电器掀开等离子体产生器,正在焚烧进程中,掌握器通过电位器动态调剂等离子体产生器的功率。本适用新型中,所述等离子体产生器蕴涵阳极和阴极;此中,阴极为阴极棒,其底端设压缩氛围进口 ;阳极为阳极环,固体燃料怎么使用位于阴极棒的远端,一个线]本适用新型中,所述等离子体产生器的供电电途蕴涵递次毗邻的逆变器、高压变压器、高压整流模块和高压滤波模块,此中逆变器接于推动器的内置电源,高压滤波模块阔别接于等离子体产生器的阳极和阴极;所述高压变压器的高压是指其输出电压为380V,高压整流模块和高压滤波模块的高压是指处事电压为380V。逆变器用于将大型蓄电池的低压直流变为低压相易,高压变压器用于将低压相易变为高压相易,高压整流模块和高压滤波模块用于将高压相易变为高压直流。本适用新型中,所述推动器的内置电源是蓄电池。正在去除了点炸药的装置和引燃编制之后,正在总体积稳定的情景下增进了推动剂的填充量,而且减小了焚烧延迟。本适用新型专利中等离子体产生器焚烧装配可供给高温高压的等离体,制服古板焚烧装配的诸众题目,上风昭彰1.等离子产生进程褂讪,可能正在必然时候内供给高密度热量,比拟于古板点炸药运用于硼基固体燃料推动剂的焚烧可能不受运转时候的控制;2.最高焚烧温度可达5000K以上,比拟于古板点炸药温度大大普及,完整可杀青硼基固体燃料的点燃;3.通过功率调剂编制可能正确调剂等离子体的焚烧功率,从而适合分歧装药量的硼基固体燃料推动器;4.本焚烧方法与燃料自己的理化职能无合,不受硼基固体燃料的配方的控制,可能运用于各类分歧的推动剂类型;5.等离子体产生器由电气编制掌握,开合杀青大略轻易牢靠,普及了推动器焚烧装配装置与拆卸的安乐性;6.本装配属于高速焚烧方法,呼应矫捷,响应敏捷,可用于刹时竣事硼基固体燃料推动剂的点燃。

  图1是用等离子产生器杀青含硼固体燃料焚烧的装配构造图。图2是等离子产生器电途图。图3是等离子产生器构造图。图4是用等离子体产生器杀青硼基固体燃料推动器焚烧初期的运转示妄思。图5是用等离子体产生器杀青硼基固体燃料推动器焚烧过渡阶段的运转示妄思。图6是用等离子体产生器杀青硼基固体燃料推动器焚烧自保持褂讪燃烧阶段的运转示妄思。图中各附图象征为1进气道,2燃气产生器,3等离子体产生器,4固体燃料,5补燃室,6尾喷管,7逆变器,8高压变压器,9高压整流模块,10高压滤波模块,11阳极,12阴极,13进水口,14出水口,15水泵,16冷却水箱,17压缩氛围进口,18电源,19阴极棒,20线等离子体。

  [0028]本适用新型专利是一种运用于推动器的硼基固体燃料焚烧本事。通过使用大功率等离子体产生器行动焚烧设置,加热置于推动器内的硼基固体燃料,并通过与等离子体产生器相连的电源和电气调剂设置,对其启停和功率调剂举办掌握。焚烧编制由等离子体产生器、电气掌握调剂编制、水冷却编制和燃烧喷射编制构成。等离子体产生器使用直流电流正在介质气压大于O. 12MPa的条目下采用高频引弧,并正在强磁场掌握下得回褂讪功率的定向滚动氛围等离子体,其温度可达5000K以上。电气掌握调剂编制由PLC、电位器、继电器、接触器等构成,通过掌握电途调剂继电器、接触器的开合,革新电位器名望,从而杀青等离子体产生器功率的正确调剂。除了手动调剂以外,可运用PLC编程杀青功率的自愿调剂。因为该焚烧装配加热温度最高可达5000K,为了防御温渡过高损坏等离子体产生器,需求装置水冷却编制。由水泵供给冷却水,进水管和出水管竣事冷却水的轮回。等离子体产生器壁上下端面焊接有水冷管,正在运转中和运转闭幕后杀青壁面的冷却,自制固体火箭燃料保障焚烧装配的平常运转。燃烧喷射编制合键由尾喷管组成,是一个缩放喷嘴,与补燃室相连。因为出口截面积的忽然减小,使补燃室二次燃烧产品的喷射速率敏捷增进,气相和固相产品形成较大推力,为硼基固体燃料推动器供给动力。

  以下维系附图,对本适用新型的杀青方法详尽描画。硼基固体燃料推动器蕴涵进气道1、燃气产生器2、补燃室5和尾喷管6,燃气产生器2内装填固体燃料4 ;固体燃料4是硼基固体燃料,正在燃气产生器2的结尾配置等离子体产生器3,其等离子体喷射口瞄准固体燃料4 ;该推动器还蕴涵用于调剂等离子体产生器功率的电气掌握调剂编制和用于杀青冷却的冷却水编制;此中,电气掌握调剂编制蕴涵可编程逻辑掌握器、电位器、继电器和接触器,焚烧时,掌握器通过继电器和接触器掀开等离子体产生器3,正在焚烧进程中,掌握器通过电位器动态调剂等离子体产生器3的功率;冷却水编制用于爱护等离子体产生器3,蕴涵冷却水箱16和水泵15,水泵15出口经管途接至设于等离子体产生器3上的进水口,燃气等离子体产生器3上的出水口进管途接于冷却水箱16。等离子体产生器3的供电电途蕴涵递次毗邻的逆变器7、高压变压器8、高压整流模块9和高压滤波模块10,此中逆变器7接于推动器的内置电源18,高压滤波模块10阔别接于等离子体产生器3的阳极11和阴极12。等离子体产生器3的阴极12为阴极棒19,其底端设压缩氛围进口 17 ;阳极11为阳极环22,位于阴极棒19的远端,一个线位于两者之间,形成的等离子体流体由阳极环22中喷射出来。整个运转时,由大型蓄电池供给初始直流电压,经升压后点燃等离子体产生器3。凭据运转恳求,输入相应的电压掌握等离子体产生器3的开合,调剂等离子体产生器3的加热速度和加热温度。

  图1中的等离子体产生器3行动焚烧装配形成热量点燃燃气产生器2中的固体燃料4举办一次燃烧。一次燃烧竣事后,燃气产生器2燃烧形成的固相和气相产品喷入补燃室5与从进气道I吸入的压缩氛围同化二次燃烧,其燃烧产品通过尾喷管6加快排出,形成推力。按图4所示,推动器焚烧初期时,最初等离子体产生器3启动,此时燃料所需焚烧能最大,通过电气编制调剂此时运转功率为100%最大功率,等离子体温度为5000K旁边,推动剂药条与高温等离子体引弧接触,起源引燃,杀青推动器的开始焚烧。图5中,推动器进入焚烧到自保持稳燃的过渡阶段,此时等离子体产生器功率低浸为最大功率的30%-50%,温度降为1500K-2500K,从而低浸产生器的能耗,普及其运转时候,通过低浸等离子体功率避免烧坏推动器。此时推动剂药条燃烧渐渐激烈,形成大方高温烟气,逐渐过渡到自保持燃烧阶段。图6呈现推动器进入自保持褂讪燃烧阶段,紧闭等离子体产生器,功率降为O。此时推动剂形成的高温烟气可举办自我加热,保持其褂讪燃烧的状况。固体燃料4由氧化剂、粘合剂、金属燃料构成,氧化剂明白会形成氧气,不需求外界供给氧气。阴极棒19为高导电率的金属或非金属,阳极环22由高导电率、高导热率及抗氧化的金属资料制成。线V的直流电压击穿本领。水冷却编制中的轮回水置于冷却水箱16中,每隔一段时候需更调轮回水。水泵I由内置电源供给动力,功率为4KW旁边即可。固体燃料推动器中的内置电源18可由大型蓄电池充任。等离子体产生器3所需的高压电源由内置电源经升压得回,整个睹图2。由于焚烧进程很速,只是一刹时供给高压,不需求接续供给,故打发的能量不大。图4-图6映现了跟着焚烧进程的举办,等离子体产生器3功率正在渐渐减小,特别功率可调这一特质,可低浸电源能耗。

  权柄恳求1.一种运用等离子体产生器杀青焚烧的硼基固体燃料推动器,蕴涵进气道、燃气产生器、补燃室和尾喷管,燃气产生器内装填固体燃料;其特性正在于,所述固体燃料是硼基固体燃料,正在燃气产生器的结尾配置等离子体产生器,其等离子体喷射口瞄准固体燃料;该推动器还蕴涵用于调剂等离子体产生器功率的电气掌握调剂编制和用于杀青冷却的冷却水编制;此中,电气掌握调剂编制蕴涵可编程逻辑掌握器、固体燃料电位器和继电器,电位器与继电器并联后经可编程逻辑掌握器与电源串联,同时电位器和继电器的两头阔别弓I出导线接于等离子体产生器的开合;冷却水编制蕴涵冷却水箱和水泵,水泵出口经管途接至设于燃气产生器和等离子体产生器上的进水口,燃气产生器和等离子体产生器上的出水口进管途接于冷却水箱。

  2.凭据权柄恳求1所述的硼基固体燃料推动器,其特性正在于,所述等离子体产生器蕴涵阳极和阴极;此中,阴极为阴极棒,其底端设压缩氛围进口 ;阳极为阳极环,位于阴极棒的远端,一个线所述的硼基固体燃料推动器,其特性正在于,所述等离子体产生器的供电电途蕴涵递次毗邻的逆变器、高压变压器、高压整流模块和高压滤波模块,此中逆变器接于推动器的内置电源,高压滤波模块阔别接于等离子体产生器的阳极和阴极;所述高压变压器的高压是指其输出电压为380V,高压整流模块和高压滤波模块的高压是指处事电压为380V。

  专利摘要本适用新型涉及推动器本事,旨正在供给一种运用等离子体产生器杀青焚烧的硼基固体燃料推动器。蕴涵进气道、燃气产生器、补燃室和尾喷管,燃气产生器内装硼基固体燃料,正在燃气产生器的结尾配置等离子体产生器,其等离子体喷射口瞄准固体燃料;该推动器还蕴涵用于调剂等离子体产生器功率的电气掌握调剂编制和用于杀青冷却的冷却水编制。本适用新型中等离子产生进程褂讪,可能正在必然时候内供给高密度热量,比拟于古板点炸药运用于硼基固体燃料推动剂的焚烧可能不受运转时候的控制;比拟于古板点炸药温度大大普及,完整可杀青硼基固体燃料的点燃;通过功率调剂编制可能正确调剂等离子体的焚烧功率,从而适合分歧装药量的硼基固体燃料推动器。

  发觉者周俊虎, 刘修忠, 汪洋, 张彦威, 杨卫娟, 王智化, 程军, 黄镇宇, 周志军, 岑可法 申请人:浙江大学

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