本发明属于发动机设计，涉及冲压发动机，具体涉及一种基于粉末燃料的跨介质冲压发动机。
背景技术：
1、跨介质冲压发动机能够利用大气中的氧气和水下的水作为氧化剂，分别在空中和水下实现高速运动，具有比冲高、航程远、机动性强、经济性好等优点，受到了国内外的高度重视。目前的跨介质冲压发动机在水下工作时，多采用药柱式水冲压动力，其在推力调节和比冲性能方面存在一定的限制。
2、粉末燃料具有高的能量热值和比冲，能够快速进行流量调节，从而实现发动机推力调节。因此，基于粉末燃料的跨介质冲压发动机技术逐渐受到国内外研究学者的青睐和关注。但是，由于该技术尚处于初级阶段，因此目前尚未形成成熟的可投入实际应用的方案。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于，提供了一种基于粉末燃料的跨介质冲压发动机，解决现有技术中跨介质冲压发动机在水下工作时，其在推力调节和比冲性能方面存在的限制的技术问题。
2、为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：
3、一种基于粉末燃料的跨介质冲压发动机，包括粉末燃料舱，粉末燃料舱用于储存粉末燃料；所述的粉末燃料舱的轴向前端固定连接有燃烧室和喷管，燃烧室和喷管从后到前依次布设；所述的粉末燃料舱轴向后端固定连接有高压气罐，高压气罐用于储存高压气体。
4、所述的粉末燃料舱包括粉末燃料舱外壳；粉末燃料舱外壳的轴向后部内一体化设置有粉末燃料舱后板，粉末燃料舱后板的中心处设置有高压气体流道，高压气体流道沿着轴向方向向后延伸；粉末燃料舱外壳的轴向前部内一体化设置有粉末燃料舱前板，粉末燃料舱前板的中心处设置有粉末燃料流道，粉末燃料流道沿着轴向方向向前延伸；粉末燃料舱外壳内可活动式设置有粉末燃料舱活塞，粉末燃料舱活塞位于粉末燃料舱后板的前方；所述的粉末燃料舱活塞的轴向后端面与粉末燃料舱后板之间的空间为活塞驱动腔；所述的粉末燃料舱活塞的轴向前端面、粉末燃料舱外壳和粉末燃料舱前板和粉末燃料舱活塞所围成的空间为粉末燃料腔。
5、所述的高压气罐的出气端与高压气体流道的进气端相连通，高压气体流道的第一出气端与活塞驱动腔的进气端相连通，活塞驱动腔内的气体推动粉末燃料舱活塞向前移动，挤压粉末燃料腔内的粉末燃料，使其通过粉末燃料流道进入燃烧室内；所述的高压气体流道的第二出气端与流化气管道的进气端相连通，流化气管道的出气端与粉末燃料腔相连通。
6、所述的燃烧室的内壁上固定设置有多个燃气发生器，多个燃气发生器沿着燃烧室的周向方向均匀布设，燃气发生器上设置有多个燃气发生器喷嘴；所述的燃气发生器用于产生高温燃气，燃气发生器的出气端与燃气发生器喷嘴的进气端相连通，燃气发生器喷嘴的出气端朝向进入燃烧室的粉末燃料。
7、所述的燃烧室的外壁上设置有多个进气道；所述的进气道的进气端用于通入外界的气体介质，进气道的出气端与燃烧室相连通；所述的进气道内设置有液体介质腔，液体介质腔用于储存液体介质。
8、所述的液体介质腔的出液端与液体介质主供给管道的进液端相连通，液体介质主供给管道的出液端与上游供液管道的进液端和下游供液管道的进液端均相连通，上游供液管道和下游供液管道的出液端均与燃烧室相连通，液体介质通过液体介质主供给管道、上游供液管道和下游供液管道进入燃烧室内；所述的高压气体流道的第三出气端与多条进气道增压管道的进气端相连通，多条进气道增压管道的出气端与液体介质腔相连通。
9、本发明还具有如下技术特征：
10、所述的高压气体流道上设置有高压气体减压截止阀。
11、所述的粉末燃料流道上设置有粉末燃料供给截止阀。
12、所述的粉末燃料腔的轴向前端内有粉末流量调节阀。
13、所述的流化气管道上设置有流化气阀。
14、所述的进气道增压管道上设置有进气道增压阀。
15、所述的液体介质主供给管道上设置有液体介质供给截止阀。
16、所述的进气道包括进气道外壳体，进气道外壳体固定连接在燃烧室的外壁上，所述的进气道外壳体的后端一体化设置有进气道凸体，进气道凸体与进气道外壳体内壁的间隙为进气道进口；所述的进气道外壳体的前端与燃烧室固定相连接，进气道外壳体前端的开放处为进气道出口。
17、所述的进气道外壳体的后部内设置有进气道入口挡板和进气道喉部挡板，进气道喉部挡板位于进气道入口挡板的下游，进气道入口挡板和进气道喉部挡板的一端为固定端且铰接在进气道外壳体上，进气道入口挡板和进气道喉部挡板的另一端为活动端；所述的进气道外壳体的前部内设置有进气道下游挡板，进气道下游挡板的一端为固定端且铰接在进气道外壳体上，进气道下游挡板的另一端为活动端。
18、当进气道入口挡板、进气道喉部挡板和进气道下游挡板均折叠并贴合在进气道外壳体的内壁上时，此时进气道进口和进气道出口均开放，气体介质由进气道进口进入进气道中，再由进气道出口进入至燃烧室内。
19、当进气道入口挡板和进气道喉部挡板的活动端与进气道凸体相接触，且进气道下游挡板翻转至与燃烧室的中轴线相平行时，此时进气道进口和进气道出口均闭合，进气道喉部挡板、进气道下游挡板、进气道凸体的侧壁以及进气道外壳体所围成的空间为液体介质腔。
20、所述的进气道外壳体包括一体化设置的进气道第一内壁和进气道第二内壁，进气道第一内壁与燃烧室的中轴线相平行，进气道第二内壁为倾斜设置；所述的进气道入口挡板和进气道喉部挡板折叠并贴合在进气道第一内壁上；所述的进气道下游挡板叠并贴合在进气道第二内壁上。
21、所述的进气道和粉末燃料舱之间设置有进气道支撑块，进气道支撑块的两侧分别固定连接在粉末燃料舱和进气道上。
22、本发明与现有技术相比，具有如下技术效果：
23、(ⅰ)本发明通过在进气道内设置液体介质腔进行液体介质存储，并采用高压气罐对液体介质腔进行增压供给，从而提高水介质的喷注压力和燃烧室压力，提保证跨介质冲压发动机实现大推力航行；此外，本发明的燃气发生器采用多个独立小模块结构，为发动机多次启动提供条件，采用对称结构布置在燃烧室内，能够增强燃料的掺混燃烧特性，提升发动机的比冲性能。本发明有效地促进了粉末燃料在跨介质冲压发动机空中模态和水下模态的燃烧释能，适用于粉末燃料跨介质冲压发动机。
24、(ⅱ)本发明通过在管道上和粉末燃料舱内设置阀门，使得冲压发动机能够根据飞行器在空气和水下的弹道需求对粉末燃料供应的流量进行调节，增强了飞行器的机动性和突防性。
25、(ⅲ)本发明通过设置多个进气道增压管道实现了高压气罐的分流式供压，同时设置了多个液体介质主供给管道，并控制各个管道上的阀门交替开闭，实现了多个液体介质腔的交替供水和增压，保证了跨介质冲压发动机在水下模态的稳定持续航行。
26、(ⅳ)本发明的燃气发生器的壳体与燃烧室内绝热采用一体化设计，结构紧凑，提高了发动机结构的集成度；将燃气发生器交错布置在燃烧室内，促进了粉末燃料的掺混及稳定燃烧。
1.一种基于粉末燃料的跨介质冲压发动机，包括粉末燃料舱(1)，粉末燃料舱(1)用于储存粉末燃料；所述的粉末燃料舱(1)的轴向前端固定连接有燃烧室(2)和喷管(3)，燃烧室(2)和喷管(3)从后到前依次布设；
2.如权利要求1所述的基于粉末燃料的跨介质冲压发动机，其特征在于，所述的高压气体流道(103)上设置有高压气体减压截止阀(13)。
3.如权利要求1所述的基于粉末燃料的跨介质冲压发动机，其特征在于，所述的粉末燃料流道(105)上设置有粉末燃料供给截止阀(14)。
4.如权利要求1所述的基于粉末燃料的跨介质冲压发动机，其特征在于，所述的粉末燃料腔(108)的轴向前端内有粉末流量调节阀(15)。
5.如权利要求1所述的基于粉末燃料的跨介质冲压发动机，其特征在于，所述的流化气管道(5)上设置有流化气阀(16)。
6.如权利要求1所述的基于粉末燃料的跨介质冲压发动机，其特征在于，所述的进气道增压管道(12)上设置有进气道增压阀(17)。
7.如权利要求1所述的基于粉末燃料的跨介质冲压发动机，其特征在于，所述的液体介质主供给管道(9)上设置有液体介质供给截止阀(18)。
8.如权利要求1所述的基于粉末燃料的跨介质冲压发动机，其特征在于，所述的进气道(8)包括进气道外壳体(802)，进气道外壳体(802)固定连接在燃烧室(2)的外壁上，所述的进气道外壳体(802)的后端一体化设置有进气道凸体(803)，进气道凸体(803)与进气道外壳体(802)内壁的间隙为进气道进口(804)；所述的进气道外壳体(802)的前端与燃烧室(2)固定相连接，进气道外壳体(802)前端的开放处为进气道出口(805)；
9.如权利要求8所述的基于粉末燃料的跨介质冲压发动机，其特征在于，所述的进气道外壳体(802)包括一体化设置的进气道第一内壁(80201)和进气道第二内壁(80202)，进气道第一内壁(80201)与燃烧室(2)的中轴线相平行，进气道第二内壁(80202)为倾斜设置；所述的进气道入口挡板(806)和进气道喉部挡板(807)折叠并贴合在进气道第一内壁(80201)上；所述的进气道下游挡板(808)叠并贴合在进气道第二内壁(80202)上。
10.如权利要求1所述的基于粉末燃料的跨介质冲压发动机，其特征在于，所述的进气道(8)和粉末燃料舱(1)之间设置有进气道支撑块(19)，进气道支撑块(19)的两侧分别固定连接在粉末燃料舱(1)和进气道(8)上。
