[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

本發明涉及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，屬于高超聲速激波風洞試驗技術領域。本發明通過合理的管路配套，通過噴流高速閥和控制系統軟硬件的協調匹配解決了激波風洞燃料供應與風洞來流時序控制問題；采用試驗段內置緩沖罐和穩壓腔的方式降低了供氣管路的沿程損失，使燃料噴射壓力更穩定。通過控制系統設置閥門開啟的時間，嚴格控制噴入試驗段的氫氣量，保障了試驗的安全性。

技術領域

本發明涉及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，屬于高超聲速激波風洞試驗技術領域。

背景技術

超燃沖壓發動機通過進氣道型面減速增壓并吸入飛行壞境中的空氣、與燃燒室中的燃料混合形成超聲速燃燒等工作方式，有效避免了火箭發動機必須攜帶氧化劑的不足，具有比沖高、成本低、可重復使用等優勢，受到國外航天強國的高度重視。而在激波風洞中進行超燃發動機進氣道試驗是進行超燃發動機研制過程的重要手段。

在激波風洞超燃發動機進氣道試驗中主要使用氫氣作為燃料。然而高馬赫數高焓激波風洞運行時間都很短，特別是高馬赫數下的試驗時間幾乎都在幾個毫秒，這給超燃推進相關試驗帶來了極大的挑戰：一是風洞運行、燃料供應等硬件系統之間的協調配合問題；二是高響應的燃料供應系統，特別是氫氣噴流氣源、管路對噴流時間滯后的影響；三是易燃爆氣體氫氣作為試驗燃料的安全可控性問題。解決上述難題，建立氫氣燃料供應系統以及設計燃料供應系統與激波風洞來流相協調的時序控制技術是進行高馬赫數超燃沖壓發動機試驗的重點。而目前面向空間進入的高馬赫數(Ma≥8)超燃沖壓發動機技術(特別配套的實驗設備和試驗技術)卻非常薄弱。尚無該方面的研究成果。

發明內容

本發明的技術解決問題是：克服現有技術的不足，提出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。

本發明的技術解決方案是：

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，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。

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。

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。