[發明專利]一種用于激波風洞超燃發動機進氣道試驗的燃料供應系統及方法

有效

• 申請號: 201711342325.8
• 申請日: 2017-12-14
• 公開（公告）號: CN108398272B
• 公開（公告）日: 2019-11-12
• 發明（設計）人: 宋可清;盧洪波;紀鋒;陳星;林鍵;李海燕;孫日明;丁杰
• 申請（專利權）人: 中國航天空氣動力技術研究院
• 主分類號: G01M15/14
• 分類號: G01M15/14;G01M9/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 張麗娜

1.一種用于激波風洞超燃發動機進氣道試驗的燃料供應系統，其特征在于：該系統包括燃料噴流支路和燃料噴流控制支路；

所述的燃料噴流支路包括緩沖罐、氫氣高速閥、第一氫氣回火器、穩壓腔和噴流駐室壓力傳感器，其中緩沖罐、氫氣高速閥、第一氫氣回火器、穩壓腔依次通過管路連接，噴流駐室壓力傳感器安裝在穩壓腔上，穩壓腔通過管路與超燃發動機進氣道模型氫氣噴口連接；

所述的燃料噴流控制支路包括觸發壓力傳感器、實時控制器和固態繼電器；觸發壓力傳感器通過線路與實時控制器采集端口連接，實時控制器輸出端口通過線路與固態繼電器輸入端口連接，固態繼電器輸出端口通過線路與氫氣高速閥連接；

該系統還包括氮氣置換支路，氮氣置換支路包括氮氣氣源、氮氣支路氣動閥和氮氣支路閥門，氮氣氣源、氮氣支路氣動閥、氮氣支路閥門通過管路依次連接，氮氣支路閥門另一端通過管路與緩沖罐連接。

2.根據權利要求1所述的一種用于激波風洞超燃發動機進氣道試驗的燃料供應系統，其特征在于：所述的緩沖罐用于存儲氫氣；

所述的氫氣高速閥用于控制緩沖罐內氫氣的排出；

所述的第一氫氣回火器用于防止超燃發動機試驗過程中火焰倒燃至緩沖罐內；

所述的穩壓腔是一個具有設定體積的腔室，起到穩定氫氣噴射壓力的作用；

所述的噴流駐室壓力傳感器用于監測噴流氫氣的壓力；

所述的氫氣高速閥為防爆高速電磁閥，開關速度5ms-10ms；

所述的燃料噴流支路設置在試驗段內靠近超燃發動機試驗模型的位置；

所述的燃料噴流控制支路中實時控制器定時控制時間精度0.1ms以內，固態繼電器響應時間2ms以內。

3.根據權利要求1所述的一種用于激波風洞超燃發動機進氣道試驗的燃料供應系統，其特征在于：所述的觸發壓力傳感器用于測量試驗氣流的來流壓力；并將測量得到的試驗氣流的壓力信號傳輸給實時控制器，實時控制器將接收到的壓力信號轉換為控制信號傳輸給固態繼電器，固態繼電器根據接收到的控制信號實現對氫氣高速閥的開閉控制。

4.根據權利要求1所述的一種用于激波風洞超燃發動機進氣道試驗的燃料供應系統，其特征在于：該系統還包括氫氣充裝支路，氫氣充裝支路包括氫氣氣源、氫氣減壓閥、單向閥、氫氣回火器和氫氣支路閥門，氫氣氣源、氫氣減壓閥、單向閥、氫氣回火器、氫氣支路閥門通過管路依次連接，氫氣支路閥門另一端通過管路與緩沖罐連接。

5.根據權利要求1所述的一種用于激波風洞超燃發動機進氣道試驗的燃料供應系統，其特征在于：該系統還包括排空支路，排空支路包括氫氣安全閥、排空閥門和氫氣回火器，其中氫氣安全閥的一端通過管路與緩沖罐連接，排空閥門的一端通過管路與緩沖罐連接，氫氣安全閥的另一端與氫氣回火器通過管路連接，排空閥門的另一端與氫氣回火器通過管路連接，氫氣回火器連接在室外的排空管上。

6.根據權利要求1所述的一種用于激波風洞超燃發動機進氣道試驗的燃料供應系統，其特征在于：該系統還包括抽真空支路，抽真空支路包括真空支路閥門和真空泵，真空支路閥門的一端與真空泵通過管路連接，真空支路閥門的另一端通過管路與緩沖罐連接。

7.根據權利要求1所述的一種用于激波風洞超燃發動機進氣道試驗的燃料供應系統，其特征在于：所述的觸發壓力傳感器安裝在風洞激波管上，具體位置根據在風洞觸發調試中具體確定。

8.一種用于激波風洞超燃發動機進氣道試驗的燃料供應方法，其特征在于：該方法的步驟包括：風洞試驗氣流到達觸發壓力傳感器位置時，觸發壓力傳感器將采集到的試驗氣流壓力信號傳輸給實時控制器，實時控制器延時給固態繼電器發送控制信號從而控制氫氣高速閥開啟，氫氣高速閥開啟后，氫氣氣流與試驗氣流在超燃發動機的燃燒室內進行燃燒實驗；

該方法還包括氫氣充裝過程和氫氣放空氮氣置換過程；在氫氣氣流與試驗氣流在超燃發動機的燃燒室內進行燃燒實驗之前進行氫氣充裝過程，在氫氣氣流與試驗氣流在超燃發動機的燃燒室內進行燃燒實驗之后進行氫氣放空氮氣置換過程；

氫氣充裝過程：首先用開啟真空泵開啟真空支路閥門，為緩沖罐抽真空，而后關閉真空泵，關閉真空支路閥門；開啟氫氣支路閥門為緩沖罐充氫氣至1MPa，然后關閉氫氣支路閥門，開啟排空閥門，將氫氣排空，如此重復5次，從而將除氫氣外的雜質氣體的濃度降低到10^-5以下，再開啟氫氣支路閥門將緩沖罐充入試驗需要的氫氣壓力后關閉氫氣支路閥門，氫氣充裝過程結束；

氫氣放空氮氣置換過程：實驗結束后，開啟排空閥門，將殘余氫氣排空，然后開啟氮氣支路閥門，對管路及緩沖管進行吹掃，而后關閉排空閥門，將緩沖罐中氮氣充到1MPa，然后關閉氮氣支路閥門，開啟排空閥門，將氮氣排出，如此重復5次，氮氣置換過程結束，從而將氫氣的濃度降低到10^-5以下。