在粉末发动机概念提出的同时粉末冲压发动机的燃料供给系统研究就已经开始了。20 世纪 40 年代[1],利用金属粉末充当发动机燃料的概念就已经提出,50 年代初关于粉末燃料发动机的研究开始进入起步阶段。但是最初的研究结果不如人愿,主要有三个问题导致研究止步不前:一是粉末燃料的流化与供应得不到保障,二是燃烧效率不良,三是金属氧化物的沉积如何消除。所以,粉末燃料发动机的研究进展较为缓慢。 76956

1971—1976 年,美国贝尔航空公司H。J。Loftus等利用Al-AP粉末对粉末推进剂火箭发动机的可行性进行了深入研究[2][3]。该种发动机主要结构包括粉末燃料供给系统、喷射系统、点火装置和燃烧室,工作过程为:通过粉末燃料供给系统将推进剂粉末流化,流化处理后的粉末经喷射系统进入燃烧室,点火使AP粉末燃烧放热,进一步使得Al粉末燃烧。

2 国内外研究现状

(a) 国外研究进展

粉末燃料冲压发动机身兼固体冲压发动机和液体冲压发动机各自的的优点,在航空航天领域有着良好的使用价值,有望提高下一代远程空空导弹、地空导弹、防空导弹等武器系统的作战和使用性能。各大军事强国在此方面已经开展了对于此种发动机的研究工作。 俄罗斯最先提出了粉末燃料冲压发动机的概念,但是其具体的研究情况并未公开报道。 

美国的 S。Goroshion[4]就提出了高超声速冲压发动机利用金属粉末作为燃料燃料的概念。通过对不同金属进行热力计算比较了不同燃料的特性,设计出一种新型的粉末处理供给系统,基于此开展了铝粉-空气两相层流预混火焰传播速度的试验研究,试验结果证实了粉末燃料自维持燃烧的可行性,并发现需在硼粉中添加铝粉或镁粉才能使得硼粉得以稳定燃烧。法国航空航天研究院(ONERA)[5]进行了 Ф200 粉末燃料冲压发动机的地面原理性试验,并指出采用金属粉末燃料使得发动机具有能量密度高、比冲高、燃料流量易调节和维护使用安全等优点,但是该种发动机的主要缺点之一是发动机需要自带流化气源,粉末燃料燃料如何高效装填和粉末燃料流量的控制成为了制约发动机发展的难题。论文网 

2002 年,Jesse。A[6]在自己的论文中提出了一种可用于火星探测的粉末燃料冲压发动机,该发动机希望利用火星大气层中的二氧化碳作为氧化剂,使用镁粉为燃料,利用二者的燃烧反应,得到推力。

(b) 国内研究进展

国内关于粉末燃料冲压发动机的相关研究主要集中于国防科技大学,国防科技大学对于发动机的理论性能和工作过程都进行了深入的系统的研究[7][8]。通过热力计算比较了常见粉末燃料燃料的比冲特性,对于至关重要的粉末燃料冲压发动机及相应的粉末燃料供应系统也有相应的设计研究,并以镁粉做为燃料,并成功进行了地面直连式试验,解决了粉末燃料流量调节、高效点火和稳定燃烧等关键技术。但是发动机的整体燃烧效率并不理想。

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