[發(fā)明專利]一種兩套高溫超聲速風(fēng)洞共用的排氣裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611024020.8
• 申請日: 2016-11-14
• 公開（公告）號: CN106525379B
• 公開（公告）日: 2019-01-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄒樣輝;田寧;齊斌;張利嵩;李彥良;岳暉;張凱;那偉;楊馳;趙玲;王鐳;夏吝時;曹知紅;肖澤娟;張昕;姜一通;曹宇清;魯宇;朱廣生;李建林;孟剛;周巖;水涌濤;李文浩;張巖;陳衛(wèi)國
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航天長征飛行器研究所;中國運載火箭技術(shù)研究院
• 主分類號: G01M9/04
• 分類號: G01M9/04
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 范曉毅

本發(fā)明公開了一種兩套高溫超聲速風(fēng)洞共用的排氣裝置，包括：第一風(fēng)洞、第二風(fēng)洞、第一噴淋器、第二噴淋器、進氣分配器、第一冷凝器、第二冷凝器、第三冷凝器、收集裝置和真空機組；其中，所述第一風(fēng)洞與所述第一噴淋器相連接；所述第一噴淋器通過第一管道與所述進氣分配器相連接；所述第二噴淋器通過第二管道與所述進氣分配器相連接；所述進氣分配器分別通過第三管道、第四管道和第五管道連接于所述收集裝置；所述收集裝置通過總管道與所述真空機組相連接。本發(fā)明不僅省去了一套排氣系統(tǒng)，且能源消耗較低，使得所配套風(fēng)洞的建設(shè)成本、運行成本和長時間工作能力相比現(xiàn)有風(fēng)洞具有很大的優(yōu)勢。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及風(fēng)洞排氣技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種兩套高溫超聲速風(fēng)洞共用的排氣裝置及方法。

背景技術(shù)

高溫超聲速風(fēng)洞一般用于對火箭等航天器和飛船返回艙等再入飛行器進行氣動熱和氣動力試驗。為了模擬高空環(huán)境，風(fēng)洞一般工作在負(fù)壓下。排氣系統(tǒng)是此類風(fēng)洞的重要組成部分，用于保證試驗后的氣流順利排出風(fēng)洞，并維持洞內(nèi)負(fù)壓。高溫超聲速風(fēng)洞一般分為暫沖式和連續(xù)式兩類。

暫沖式風(fēng)洞主要采用大型真空容器排氣方案。此類風(fēng)洞排氣系統(tǒng)一般如圖1，由真空容器、真空機組、換熱器等構(gòu)成。風(fēng)洞工作時，先將真空容器抽至較高真空度(低于1Pa)，而后進行試驗。試驗尾氣經(jīng)換熱器降溫后排入真空容器。當(dāng)真空容器被風(fēng)洞尾氣填充至一定程度時，其壓力會升高至接近風(fēng)洞排氣背壓的上限，此時風(fēng)洞試驗必須結(jié)束。受限于真空容器容積和換熱器冷卻能力，此類排氣系統(tǒng)對風(fēng)洞工況變化的適應(yīng)能力較差，且連續(xù)工作時間一般較短。

連續(xù)式風(fēng)洞則多采用引射排氣方案，一般構(gòu)成如圖2。此類風(fēng)洞工作時，氣源產(chǎn)生高壓工作流體，經(jīng)噴嘴高速噴入引射器，利用高速氣流形成低壓引射風(fēng)洞尾氣，隨后尾氣和工作流體在混合擴壓器中充分混合并升至常壓，再經(jīng)降溫裝置處理排出。引射器所用氣源可為壓縮空氣、燃?xì)饣蛩羝４祟惻艢庀到y(tǒng)中，引射器有特定的設(shè)計工作點，偏離工作點時引射效率下降明顯，因此系統(tǒng)調(diào)節(jié)范圍較窄，工況適應(yīng)能力有限。且引射器所需工作流體流量一般較大，難以長時間連續(xù)供應(yīng)，對風(fēng)洞的連續(xù)工作時間有一定制約。

不同的高溫超聲速風(fēng)洞，排氣壓力、溫度、流量等參數(shù)差別較大，因此風(fēng)洞排氣系統(tǒng)采用上述常見方案時，必須針對特定風(fēng)洞專門設(shè)計，多個風(fēng)洞難以共用一套排氣系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：相比于現(xiàn)有技術(shù)，提供了一種兩套高溫超聲速風(fēng)洞共用的排氣裝置及方法，實現(xiàn)了兩套不同參數(shù)高溫超聲速風(fēng)洞共用一套排氣系統(tǒng)，不僅省去了一套排氣系統(tǒng)，且能源消耗較低，對風(fēng)洞的工作時間基本無限制，使得所配套風(fēng)洞的建設(shè)成本、運行成本和長時間工作能力相比現(xiàn)有風(fēng)洞具有很大的優(yōu)勢。

本發(fā)明目的通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：一種兩套高溫超聲速風(fēng)洞共用的排氣裝置，包括：第一風(fēng)洞、第二風(fēng)洞、第一噴淋器、第二噴淋器、進氣分配器、第一冷凝器、第二冷凝器、第三冷凝器、收集裝置和真空機組；其中，所述第一風(fēng)洞與所述第一噴淋器相連接；所述第一噴淋器通過第一管道與所述進氣分配器相連接，其中，所述第一管道設(shè)置有第一閥門；所述第二噴淋器通過第二管道與所述進氣分配器相連接，其中，所述第二管道設(shè)置有第二閥門；所述進氣分配器分別通過第三管道、第四管道和第五管道連接于所述收集裝置，其中，所述第三管道設(shè)置有第一冷凝器，所述第四管道設(shè)置有第二冷凝器，所述第五管道設(shè)置有第三冷凝器；所述收集裝置通過總管道與所述真空機組相連接。

上述兩套高溫超聲速風(fēng)洞共用的排氣裝置中，所述第一風(fēng)洞的排氣流量18kg/s～36kg/s，氣流溫度3550K-3600K，壓力24kPa～36kPa。

上述兩套高溫超聲速風(fēng)洞共用的排氣裝置中，所述第二風(fēng)洞的排氣流量18kg/s～36kg/s，氣流溫度3550K-3600K，壓力70kPa～100kPa。

上述兩套高溫超聲速風(fēng)洞共用的排氣裝置中，所述第一閥門為碟閥，直徑為4000～4050mm。