【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及航空航天动力，具体涉及一种内置顺流进气式高固气比粉末燃料供给装置与方法。
技术介绍
1、粉末发动机是以金属粉末（镁、铝、硼等）为燃料、以液体或粉末或气体为氧化剂的一类新型发动机。由于其同时具有固体发动机高热值、长时间贮存、环境适应性强、制造成本低、安全易维护等优势，以及液体发动机流量控制方便、多脉冲启动关停、能量管理灵活等优点，被国内外学者普遍认为是根本实现超高速、超远程跨介质航行的最佳途径。
2、粉末燃料输送系统是粉末发动机的核心部件之一。粉末燃料的输送稳定性和流量调节功能直接影响颗粒点火和燃烧性能，进而影响发动机多脉冲启动和推力调节功能。粉末发动机的高能量密度、深度能量管控、高质量比等应用需求，决定了粉末输送系统必须具备结构紧凑、工作可靠、高效供给、流量精确调节等特点。气驱活塞结合气力输送被认为是目前最有前景的粉末输送方案，其理想状态是，密实粉末在流化气的作用下流化并在壅塞条件下稳定输送，驱动活塞推动粉末前移以实现稳定输送过程的连续性。粉末发动机的紧凑化、轻质化需求以及高比冲动力性能要求密相粉末燃料以高固气比输送。
3、粉末发动机研究目前依然处于单项技术攻关和可行性验证阶段，粉末燃料输送是亟需攻克的关键技术之一。已有研究主要使用的前端环缝或环孔进气结构能够实现长时间稳定输运，但普遍固气比较低，不能满足粉末发动机轻质化、紧凑化、高效化发展。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种，以解决现有技术中粉末燃料供给装置存在的流化气使用量大、
2、为了解决上述问题，本专利技术的内置顺流进气式高固气比粉末燃料供给装置的技术方案是：
3、一种内置顺流进气式高固气比粉末燃料供给装置，包括：包括装置主体，所述装置主体内滑动连接有一个刚性活塞，所述刚性活塞将所述装置主体的内腔分为驱动气腔和粉末储存腔，所述驱动气腔远离粉末储存腔的一端输入驱动气体，所述粉末储存腔上远离驱动气腔的一端连接有流化腔，所述粉末储存腔和流化腔中装有粉末燃料，所述流化腔连接粉末储存腔的一端设置有顺流进气结构，流化腔远离粉末储存腔的一端设置有气固两相出口，所述顺流进气结构包括多个进气支路，且每个进气支路上设置有多个流化气进气孔，所述流化气进气孔输入流化气至流化腔，并使得流化气与粉末燃料从气固两相出口混合输出。
4、进一步地，所述流化腔上远离顺流进气结构的一端设置有锥形套盖，所述锥形套盖的锥形口为气固两相出口，所述多个流化气进气孔与锥形套盖的锥面平行设置，且与气固两相出口正对设置。
5、进一步地，所述多个进气支路的一端汇聚在流化腔的中心轴向上，每个进气支路上的多个流化气进气孔沿着进气支路长度方向设置。
6、进一步地，所述顺流进气结构为空心的圆形结构，所述顺流进气结构与驱动气腔、粉末储存腔以及流化腔同轴设置，所述每个进气支路上的多个流化气进气孔通过空心位置与气固两相出口正对。
7、进一步地，所述每个进气支路上均单独通过流化气供气管连通气源，实现各支路独立进气。
8、进一步地，所述进气支路的内部设置有金属粉末烧结滤管。
9、进一步地，所述驱动气腔远离粉末储存腔的一端设置有粉箱后腔室，所述粉箱后腔室上远离粉末储存腔的一端设置有粉箱后腔室端盖，所述粉箱后腔室端盖上沿着中心轴向上的中心位置处设置有驱动气进气孔。
10、进一步地，所述锥形套盖的锥形壁上设有流化室压力测量孔和流化室压力传感器连接座，所述流化室压力传感器连接座安装于所述锥形套盖外壁上，且与流化室压力测量孔对应的位置，流化室压力传感器连接座连接有压力传感器，所述压力传感器用于监测流化腔内压力的作用。
11、进一步地，所述粉末储存腔与顺流进气结构、顺流进气结构与锥形套盖之间的连接处的内壁设有相配合的固定凹槽和凸台，外壁焊接有法兰。
12、本专利技术还提供了一种内置顺流进气式高固气比粉末燃料供给方法，基于上述的内置顺流进气式高固气比粉末燃料供给装置，所采用的技术方案是：
13、一种内置顺流进气式高固气比粉末燃料供给方法，包括以下步骤：
14、s1，将粉末燃料填入粉末储存腔和流化腔内；
15、s2，驱动气腔中通入驱动气体使得刚性活塞向粉末储存腔移动，对粉末储存腔中的粉末燃料进行压缩；
16、s3，停止通入驱动气体，通过顺流进气结构向流化腔内通入流化气，使得流化腔中压力稳定；同时，根据设定的驱动气腔运行压力调整驱动气腔的压力；
17、s4，打开气固两相出口，流化气与粉末燃料从气固两相出口混合输出。
18、与现有技术相比，本申请的内置顺流进气式高固气比粉末燃料供给装置与方法，通过顺流进气结构，采用内部多位置、小流量的方式将流化气通入粉末燃料供给装置内部的流化腔中，在充分扩大流化气进气范围和与粉末作用面积的同时，还使流化气进气方向、流经区域与粉末流动方向和流动区域一致，加强了流化气与粉末燃料相互作用，提高了流化气对粉末燃料的流化输运能力。该种进气方式还可以避免单一进气路流量过大在流化腔内形成明显的气体通路导致的部分流化气不与粉末发生作用，从而造成固气比低的弊端的问题。本专利技术的供给装置的进气支路位于流化腔入口处，在保证粉末具有较大流通空间的同时气流对向前移动的密实粉柱进行渗透，降低流化腔内粉末固结程度，提高进入流化腔粉末的流动性。通过以上的顺流进气结构改进，采用专利技术的内置顺流进气式高固气比粉末燃料供给装置可在稳定输运的前提下将固气比提高到100以上，相比现有技术中相近尺寸、同样采用气体压力控制的锥形收缩段表面环孔进气的粉末燃料供给系统最大20左右的固气比，大幅节省了气体使用量，显著提高了粉末燃料输送效率，工程应用前景十分广阔。
19、所述流化腔上远离顺流进气结构的一端设置有锥形套盖，所述锥形套盖的锥形口为气固两相出口，所述多个流化气进气孔与锥形粉箱套盖的锥面平行设置，且与气固两相出口正对设置，充分保证流化气进气方向、流经区域与粉末流动方向和流动区域一致，提高粉末燃料的流动性。
20、所述多个进气支路的一端汇聚在流化腔的中心轴向上，每个进气支路上的多个流化气进气孔沿着进气支路长度方向设置，结构简单，便于实现进气的均匀性。
21、所述每个进气支路上均单独通过流化气供气管连通气源，实现各支路独立进气，保证流化气均匀地进入粉末燃料供给装置，避免单一进气路流量过大在流化腔内形成明显的气体通路导致的部分流化气不与粉末发生作用。
22、所述进气支路的内部设置有金属粉末烧结滤管，滤管的过滤等级可根据实际使用的粉末燃料粒径进行事先更换，在保证滤管自身强度和流化气流量的前提下防止因颗粒粒径较小、流化气出口较大而反向进入流化气管道造成出气孔堵塞。
23、所述驱动气腔远离粉末储存腔的一端设置有粉箱后腔室，所述粉箱后腔室上远离粉末储存腔的一端设置有粉箱后腔室端盖，所述粉箱后腔室端盖上沿着中心轴向上的中心位置处设置有驱动气进气孔，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种内置顺流进气式高固气比粉末燃料供给装置，其特征在于，包括：装置主体，所述装置主体内滑动连接有一个刚性活塞（4），所述刚性活塞（4）将所述装置主体的内腔分为驱动气腔和粉末储存腔，所述驱动气腔远离粉末储存腔的一端输入驱动气体，所述粉末储存腔上远离驱动气腔的一端连接有流化腔，所述粉末储存腔和流化腔中装有粉末燃料，所述流化腔连接粉末储存腔的一端设置有顺流进气结构（1），流化腔远离粉末储存腔的一端设置有气固两相出口（8），所述顺流进气结构（1）包括多个进气支路（2），且每个进气支路（2）上设置有多个流化气进气孔（3），所述流化气进气孔（3）输入流化气至流化腔，并使得流化气与粉末燃料从气固两相出口（8）混合输出。
2.根据权利要求1所述的内置顺流进气式高固气比粉末燃料供给装置，其特征在于，所述流化腔上远离顺流进气结构（1）的一端设置有锥形套盖（5），所述锥形套盖（5）的锥形口为气固两相出口（8），所述多个流化气进气孔（3）与锥形套盖（5）的锥面平行设置，且与气固两相出口（8）正对设置。
3. 根据权利要求1所述的内置顺流进气式高固气比粉末燃料供给装置，其特征在
4.根据权利要求3所述的内置顺流进气式高固气比粉末燃料供给装置，其特征在于，所述顺流进气结构（1）为空心的圆形结构，所述顺流进气结构（1）与驱动气腔、粉末储存腔以及流化腔同轴设置，所述每个进气支路（2）上的多个流化气进气孔（3）通过空心位置与气固两相出口（8）正对。
5.根据权利要求1所述的内置顺流进气式高固气比粉末燃料供给装置，其特征在于，所述每个进气支路（2）上均单独通过流化气供气管（6）连通气源，实现各支路独立进气。
6.根据权利要求1所述的内置顺流进气式高固气比粉末燃料供给装置，其特征在于，所述进气支路（2）的内部设置有金属粉末烧结滤管（9）。
7.根据权利要求1所述的内置顺流进气式高固气比粉末燃料供给装置，其特征在于，所述驱动气腔远离粉末储存腔的一端设置有粉箱后腔室（10），所述粉箱后腔室（10）上远离粉末储存腔的一端设置有粉箱后腔室（10）端盖，所述粉箱后腔室（10）端盖上沿着中心轴向上的中心位置处设置有驱动气进气孔（7）。
8.根据权利要求2所述的内置顺流进气式高固气比粉末燃料供给装置，其特征在于，所述锥形套盖（5）的锥形壁上设有流化室压力测量孔（18）和流化室压力传感器连接座，所述流化室压力传感器连接座安装于所述锥形套盖（5）外壁上，且与流化室压力测量孔（18）对应的位置，流化室压力传感器连接座连接有压力传感器，所述压力传感器用于监测流化腔内压力的作用。
9.根据权利要求2所述的内置顺流进气式高固气比粉末燃料供给装置，其特征在于，所述粉末储存腔与顺流进气结构（1）、顺流进气结构（1）与锥形套盖（5）之间的连接处的内壁设有相配合的固定凹槽和凸台，外壁焊接有法兰。
10.一种内置顺流进气式高固气比粉末燃料供给方法，其特征在于，基于权利要求1-9任一项所述的内置顺流进气式高固气比粉末燃料供给装置，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种内置顺流进气式高固气比粉末燃料供给装置，其特征在于，包括：装置主体，所述装置主体内滑动连接有一个刚性活塞（4），所述刚性活塞（4）将所述装置主体的内腔分为驱动气腔和粉末储存腔，所述驱动气腔远离粉末储存腔的一端输入驱动气体，所述粉末储存腔上远离驱动气腔的一端连接有流化腔，所述粉末储存腔和流化腔中装有粉末燃料，所述流化腔连接粉末储存腔的一端设置有顺流进气结构（1），流化腔远离粉末储存腔的一端设置有气固两相出口（8），所述顺流进气结构（1）包括多个进气支路（2），且每个进气支路（2）上设置有多个流化气进气孔（3），所述流化气进气孔（3）输入流化气至流化腔，并使得流化气与粉末燃料从气固两相出口（8）混合输出。
2.根据权利要求1所述的内置顺流进气式高固气比粉末燃料供给装置，其特征在于，所述流化腔上远离顺流进气结构（1）的一端设置有锥形套盖（5），所述锥形套盖（5）的锥形口为气固两相出口（8），所述多个流化气进气孔（3）与锥形套盖（5）的锥面平行设置，且与气固两相出口（8）正对设置。
3. 根据权利要求1所述的内置顺流进气式高固气比粉末燃料供给装置，其特征在于，所述多个进气支路（2）的一端汇聚在流化腔的中心轴向上，每个进气支路（2）上的多个流化气进气孔（3）沿着进气支路（2）长度方向设置。
4.根据权利要求3所述的内置顺流进气式高固气比粉末燃料供给装置，其特征在于，所述顺流进气结构（1）为空心的圆形结构，所述顺流进气结构（1）与驱动气腔、粉末储存腔以及流化腔同轴设置，所述每个进气支路（2）上的多个流化气进气孔（3）通过空心位...
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