一种双组元粉末燃料供给方法与装置

本发明属于粉末冲压发动机，具体涉及一种双组元粉末燃料供给方法与装置。

背景技术：

1、跨介质粉末冲压发动机是一种能够同时在空气和水中工作的发动机。该发动机采用硼、铝和镁等金属粉末为燃料，空气或水为氧化剂。上述金属粉末燃料均可以在一定程度上同时跟空气和水发生反应，释放热量做功，因此理论上，采用同一种粉末燃料便可以实现粉末冲压发动机的跨介质工作。但实际上，硼、铝与水的反应难度远大于镁，所以难以满足发动机水下工作的性能需求，而镁虽然在空气和水中均具有很好的反应活性，但其热值要远低于硼铝等，难以满足发动机在空气中工作的性能需求。因此，为使跨介质粉末冲压发动机在空气和水中都能高性能工作，采用双组元粉末燃料来满足不同介质的工作需求是一种行之有效的方法。其中双组元粉末燃料的供给是保证上述方法有效实施的关键。

2、在粉末冲压发动机领域，现有的粉末冲压发动机均以单一种类的粉末为燃料，所采用的粉末燃料供给系统仅能够实现一种粉末燃料的供给，而要实现双组元粉末燃料的供给则需要采用两套粉末供给系统，从而增加粉末供给系统的复杂程度与惰性质量，不利于跨介质冲压发动机的集成与工程化应用。此外，在某些情况下，两种粉末燃料还需要搭配同时使用，并不是完全独立的，因此有必要针对跨介质粉末冲压发动机的工作需求，设计一种双组元粉末燃料供给方法与装置。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种双组元粉末燃料供给方法与装置，采用一个储箱，实现了两种粉末燃料的输送，且可调整粉末燃料的供给量；以及改变两种粉末燃料的供给比例。

2、本发明采用以下技术方案：一种双组元粉末燃料供给装置，包括：双组元粉末燃料储箱和混合仓，其中：

3、双组元粉末燃料储箱，为一水平设置的筒体，筒体的左右两端为尖端在轴向上向外的圆锥状；

4、在双组元粉末燃料储箱内左右间隔设置有活塞一和活塞二，活塞一和活塞二间围成独立的驱动腔，在活塞一左侧为流化腔一，在活塞二右侧为流化腔二；流化腔一和流化腔二内用于装填固体燃料，且固体燃料种类不同；

5、流化腔一和流化腔二的圆锥段、以及驱动腔均通过输入管道与供气装置相连通；驱动腔内的气体用于驱动活塞一和活塞二朝向其所在侧的粉末燃料运动；

6、流化腔一和流化腔二的锥尖端各连接有输出管道，各输出管道均与混合仓相连接；

7、各输入管道和输出管道均可独立关闭和开启，且开度可调节；输出管道用于将流化腔一和流化腔二内的固体燃料单一或同时供给混合仓。

8、进一步地，该活塞一和活塞二均为轴向相连接的双圆柱体状，两个圆柱体的直径不相等，大圆柱体的直径与圆筒的内径相一致；活塞一和活塞二的小圆柱体均朝向驱动腔内。

9、进一步地，该大圆柱体的直径d与小圆柱体的直径d满足：0.05≤d/d≤0.1。

10、进一步地，该混合仓为一端开口的腔体结构，包括轴向上相连通的圆筒段和出口锥段，出口锥段的锥端在轴向上向外，且锥端连通一出口管。

11、进一步地，该圆筒段的末端开设有两个入口，一个入口连接一输出管道；两个入口间的夹角α满足：60°≤α≤120°。

12、进一步地，该圆筒段的直径d1满足：d/5≤d1≤d/2；混合仓的长度l满足：2d1≤l≤5d1。

13、进一步地，该出口锥段收敛角β满足：60°≤β≤120°。

14、进一步地，该流化腔一的锥尖端与混合仓间的输出管道上依次设置有出口球阀一和调节阀一；流化腔二的锥尖端与混合仓间的输出管道上依次设置有出口球阀b和调节阀二。

15、进一步地，各输入管道上均设置有流化进气球阀。

16、本发明还公开了上述的一种双组元粉末燃料供给装置的供给方法，当仅需要粉末燃料一工作时，关闭流化腔二的输入管道和输出管道；一路输入管道中的气体进入驱动腔中，推动活塞一朝向粉末燃料一侧运动；另一路输入管道中的气体进入到流化腔一中，携带粉末燃料一输出管道输入混合仓，并输出；

17、当仅需要粉末燃料二工作时，关闭流化腔一的输入管道和输出管道；一路输入管道中的气体进入驱动腔中，推动活塞二朝向粉末燃料二侧运动；另一路输入管道中的气体进入到流化腔二中，携带粉末燃料二由输出管道输入混合仓，并输出；

18、当需要两种粉末燃料时，一路输入管道中的气体进入驱动腔中，推动活塞二朝向粉末燃料二，同时推动活塞一朝向粉末燃料一侧运动；另两路输入管道中的气体分别进入到流化腔二和流化腔一中，携带粉末燃料二和粉末燃料一由各输出管道输送至混合仓，在混合仓中混合，并输出。

19、本发明的有益效果是：1.通过将两个活塞安装在双组元粉末燃料储箱中部的方式实现了两种粉末燃料在一个储箱中的隔离存储，从而简化了供粉系统结构，同时通过调整活塞的位置可以在不改变储箱外形尺寸的情况下，调节储箱中两种粉末燃料的装填比例；同时，通过控制2.两个活塞间围成驱动腔，驱动腔内进气作为动力源，推动活塞运动，实现两种粉末燃料的单独或同时供给，从而满足跨介质冲压发动机在不同介质下的工作需求。3.设置混合仓，双组元固体粉末燃料不必预混储存，避免了双组元粉末燃料存在分层的现象。4.在混合仓内实现两种粉末燃料的预先混合，使两种粉末燃料以均匀掺混的气固两相流形式输送到下游燃烧室中，有助于发动机燃烧组织。

技术特征：

1.一种双组元粉末燃料供给装置，其特征在于，包括：双组元粉末燃料储箱和混合仓(17)，其中：

2.如权利要求1所述的一种双组元粉末燃料供给装置，其特征在于，所述活塞一(12)和活塞二(13)均为轴向相连接的双圆柱体状，两个圆柱体的直径不相等，大圆柱体的直径与圆筒的内径相一致；所述活塞一(12)和活塞二(13)的小圆柱体均朝向驱动腔(4)内。

3.如权利要求2所述的一种双组元粉末燃料供给装置，其特征在于，所述大圆柱体的直径d与小圆柱体的直径d满足：0.05≤d/d≤0.1。

4.如权利要求3所述的一种双组元粉末燃料供给装置，其特征在于，所述混合仓(17)为一端开口的腔体结构，包括轴向上相连通的圆筒段(17-1)和出口锥段(17-2)，所述出口锥段(17-2)的锥端在轴向上向外，且锥端连通一出口管(17-3)。

5.如权利要求4所述的一种双组元粉末燃料供给装置，其特征在于，所述圆筒段(17-1)的末端开设有两个入口(17-4)，一个所述入口(17-4)连接一输出管道；两个所述入口(17-4)间的夹角α满足：60°≤α≤120°。

6.如权利要求5所述的一种双组元粉末燃料供给装置，其特征在于，所述圆筒段(17-1)的直径d1满足：d/5≤d1≤d/2；所述混合仓(17)的长度l满足：2d1≤l≤5d1。

7.如权利要求6所述的一种双组元粉末燃料供给装置，其特征在于，所述出口锥段(17-2)收敛角β满足：60°≤β≤120°。

8.如权利要求7所述的一种双组元粉末燃料供给装置，其特征在于，所述流化腔一(10)的锥尖端与混合仓(17)间的输出管道上依次设置有出口球阀一(8)和调节阀一(7)；所述流化腔二(15)的锥尖端与混合仓(17)间的输出管道上依次设置有出口球阀b(6)和调节阀二(16)。

9.如权利要求8所述的一种双组元粉末燃料供给装置，其特征在于，各所述输入管道上均设置有流化进气球阀。

10.如权利要求1-9所述的一种双组元粉末燃料供给装置的供给方法，其特征在于，当仅需要粉末燃料一(11)工作时，关闭流化腔二(15)的输入管道和输出管道；一路输入管道中的气体进入驱动腔(4)中，推动活塞一(12)朝向粉末燃料一(11)侧运动；另一路输入管道中的气体进入到流化腔一(10)中，携带粉末燃料一(11)输出管道输入所述所述混合仓(17)，并输出；

技术总结本发明公开了一种双组元粉末燃料供给方法与装置，包括：双组元粉末燃料储箱和混合仓，其中：双组元粉末燃料储箱，为一水平设置的筒体，筒体的左右两端为尖端在轴向上向外的圆锥状；在双组元粉末燃料储箱内左右间隔设置有活塞一和活塞二，活塞一和活塞二间围成独立的驱动腔，在活塞一左侧为流化腔一，在活塞二右侧为流化腔二；流化腔一和流化腔二内用于装填固体燃料，且固体燃料种类不同。各输入管道和输出管道均可独立关闭和开启，且开度可调节；输出管道用于将流化腔一和流化腔二内的固体燃料单一或同时供给混合仓。该装置采用一个储箱，实现了两种粉末燃料的输送，且可调整粉末燃料的供给量；以及改变两种粉末燃料的供给比例。技术研发人员：杨建刚,高为,张向文,曹以隽,张力锋,胡春波,莫太平,孙鹏,张斌,孟春城,黄源受保护的技术使用者：桂林电子科技大学技术研发日：技术公布日：2024/7/18