粉末燃料衝壓發動機的研究中涉及到氣體動力學、燃燒學、多相流、材料學等諸多學科。各學科相互交叉共同構成了粉末燃料衝壓發動機研究中的關鍵技術。 而這其中粉末燃料供給、粉末燃料燃燒組織和發動機點火等技術為粉末燃料衝壓發動機亟待解決的關鍵技術。
1 粉末燃料供給技術粉末供給技術是粉末燃料衝壓發動機的核心技術,實現粉末燃料的連續、穩定、可控供給是發動機可靠工作的前提。 粉末燃料供給裝置的主要設計思想是利用氣體將儲箱內的粉末燃料流態化,同時在活塞的推動作用下保證粉末燃料的連續供給,最終以氣固兩相流的形式噴入燃燒室,完成燃料供應過程。 要實現粉末供給係統的高效設計,需進一步提高粉末流量的調控精度,並開展過載、振動以及聲場作用下粉末流化機製和氣固輸送穩定性研究,同時解決粉末流量調節比低等問題。
2 粉末燃料燃燒組織技術粉末燃料在燃燒室中的燃燒過程屬於典型的粉塵燃燒過程,粉末燃料衝壓發動機直接以固體顆粒作為燃料。 通過對粉末燃料噴注器的優化設計使其能在較大的粉末燃料質量流率調節比內均具有較好的噴注、離散效果。 此外,為使發動機具有優良的自持燃燒性能,可采取一定的火焰穩定措施,如采用一定形式的火焰穩定器,或者借助外部高溫火源或流場自補償形成的點火源實現持續穩定燃燒。
3 發動機點火技術粉末燃料衝壓發動機點火時,燃料以氣固兩相流的形式噴入燃燒室,由於噴注速度快、燃料初溫低,以及金屬、硼顆粒點火溫度高,對發動機的點火及火焰穩定都帶來了較大困難。 目前,研究者分別采用電熱絲點火、固體燃氣發生器點火和高能火花塞點火等方式對粉末燃料衝壓發動機進行了成功的點火實驗,但上述點火方式均存在點火可靠性低以及結構複雜等問題,還不能滿足粉末燃料衝壓發動機點火器小型化、輕質化、可靠性高等要求。 因此,尋求高效可靠的點火方式是發展粉末燃料衝壓發動機的關鍵技術之一。