(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210664880.7 (22)申请日 2022.06.13 (71)申请人 南昌航空大 学 地址 330000 江西省南昌市丰和南大道696 号 (72)发明人 曹德华　李怡庆　 (74)专利代理 机构 深圳市智旭鼎浩知识产权代 理事务所(普通 合伙) 44746 专利代理师 付龙 (51)Int.Cl. B63G 8/12(2006.01) F02K 7/10(2006.01) F02C 7/22(2006.01) G06F 30/17(2020.01) G06F 30/20(2020.01)G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种低航速水 下冲压发动机及其设计方法 (57)摘要 本发明涉及一种低航速水下冲压发动机， 包 括航行器外壳、 主进水道、 流量控制 系统、 加压涡 轮、 一次进水道、 二次进水道、 金属燃料室、 自持 燃烧室、 一次水反应燃烧室、 二次水反应燃烧室、 传动轴、 燃烧室尾端涡 轮、 尾喷管； 航行器由顶端 向尾端依次设置主进水道、 加压涡轮、 金属燃料 室、 自持燃烧室、 一次水反应燃烧室、 二次水反应 燃烧室、 燃烧室尾端涡 轮、 尾喷管。 本发 明提供的 一种低航速水下冲压发动机及其设计方法， 能够 克服低航速工况下水冲压发动机无法正常工作 的问题； 通过本发明， 能有效的在水冲压发动机 低速工作时增加进入燃烧室的海水压力保证发 动机的正常工作。 权利要求书2页 说明书6页 附图4页 CN 115107968 A 2022.09.27 CN 115107968 A 1.一种低航速水下冲压发动机， 其特征在于， 包括航行器外壳(1)、 主进水道(2)、 流量 控制系统(3)、 加压离心泵(4)、 一次进水道(5)、 二次进水道(6)、 金属燃料室(8)、 自持燃烧 室(10)、 一次水反应燃烧室(11)、 二次水反应燃烧室(12)、 传动轴(13)、 燃烧室尾端涡轮 (14)、 尾喷管(15)； 航行器由顶端向尾端依次设置主进水道(2)、 加压离心泵(4)、 金属燃料 室(8)、 自持燃烧室(10)、 一次水反应燃烧室(11)、 二次水反应燃烧室(12)、 燃烧室尾端涡轮 (14)、 尾喷管(15)； 所述主进水道(2)设置在所述航行器外壳(1)内， 所述主进水道(2)的进 水口位于航行器的顶端， 所述主进水道(2)的出水口连通加压离心泵(4)的进水口， 所述加 压离心泵(4)的进水口位于加 压离心泵(4)的中心处， 所述一次进水道(5)的进水口和二次 进水道(6)的进水口通过流量控制系统(3)与所述加 压离心泵(4)的出水口连通， 所述一次 进水道(5)的出水口与一次水反应燃烧室(11)连通， 所述二次进 水道(6)的出水口与二次水 反应燃烧室(12)连通， 所述传动轴(13)连接加压离心泵(4)与燃烧室尾端涡轮(14)； 航行器 航行时， 海水从航行器顶端主进水道(2)的入口进入， 从主进水道(2)的出口流入加 压离心 泵， 海水经流量控制系统(3)分配流量给一次进水道(5)和二次进水道(6)， 一次进水道(5) 和二次进 水道(6)分别为一次水反应燃烧室(11)和二次水反应燃烧室(12)提供燃烧反应使 用的海水； 所述加压 离心泵(4)与尾端涡轮(14)选取步骤如下： 步骤1： 根据总体要求的航行深度H确定当地海水密度ρH； 步骤2： 根据航行器外形确定其截面 面积A， 采用数值模拟阻力系数Cd； 步骤3： 根据巡航速度v0， 得到发动机需用推力Ft； 步骤4： 选择水冲压发动机燃烧室压强P， 并根据推进剂类型， 通过实验数据获得该压强 下最佳比冲Isp及最佳水燃比f； 步骤5： 根据发动机需用推力Ft及推进剂比冲得到 燃气流量mf； 步骤6： 根据发动机尺寸及航 程规划确定低速段 许用装药量Mf； 步骤7： 根据燃气流 量mf及装药量Mf得到航行时间t及航 程S； S＝v0t； 步骤8： 判断所得航程是否满足设计要求， 若不满足， 重选燃烧室压强P， 直至获得满足 航行要求的最小需用燃烧室压强； 步骤9： 根据最小需用燃烧室压强， 选择一次进水道与二次进水道进水压强； 根据一次 进水道与二次进 水道进水压强确定加压离心泵目标总压； 根据航行器来流总压与加压离心 泵目标总压得到 压力差Δp； 根据压力差得到加压 离心泵的扬程h； 根据扬程h和进水流 量Q＝mf*f确定所需功率 W； W＝ρHghQ权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115107968 A 2步骤10： 根据所需功率选用合适的离心泵并确定离心泵额定功率下的转速； 根据功率 与转速设计选用离心泵叶片及尾部涡轮叶片。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115107968 A 3