[發(fā)明專利]一種發(fā)動(dòng)機(jī)試車臺(tái)用單股高溫?zé)釟馀c冷空氣的摻混裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911371130.5
• 申請(qǐng)日: 2019-12-26
• 公開（公告）號(hào): CN110940526B
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 易歡;劉懷印;晏碩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京航天益森風(fēng)洞工程技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): G01M15/02
• 分類號(hào): G01M15/02
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 王永芳

本發(fā)明公開了一種發(fā)動(dòng)機(jī)試車臺(tái)用單股高溫?zé)釟馀c冷空氣的摻混裝置，其包括同軸線配置的冷空氣腔體、摻混段內(nèi)腔體和穩(wěn)流段，摻混段內(nèi)腔體由擴(kuò)張段、等直段和收縮段依次相連而成，其位于擴(kuò)張段的端部設(shè)置有高溫?zé)釟膺M(jìn)氣口，另一端與穩(wěn)流段相連；冷空氣腔體通過外殼體密封包裹住摻混段內(nèi)腔體而構(gòu)成，在外殼體上設(shè)置有多個(gè)冷空氣進(jìn)氣口；在擴(kuò)張段上設(shè)置有多個(gè)冷空氣穩(wěn)流孔、在等直段上設(shè)置有多個(gè)冷空氣摻混孔、在收縮段上設(shè)置有多個(gè)使冷空氣逆氣流吹入的冷空氣吹離孔；在穩(wěn)流段靠近出口的側(cè)壁上設(shè)置有多個(gè)調(diào)壓排氣孔，與調(diào)壓排氣孔連接的調(diào)壓管道上設(shè)置有調(diào)壓閥。本發(fā)明能夠滿足3～10kg/s新型發(fā)動(dòng)機(jī)試車臺(tái)的低溫度損失和氣流均勻試驗(yàn)需求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種發(fā)動(dòng)機(jī)試車臺(tái)用單股高溫?zé)釟馀c冷空氣的摻混裝置。

背景技術(shù)

隨著高超聲速飛行器技術(shù)發(fā)展，超燃發(fā)動(dòng)機(jī)作為首要待解決關(guān)鍵技術(shù)，新的發(fā)動(dòng)機(jī)試車技術(shù)需要具有更為接近純潔空氣試驗(yàn)介質(zhì)能力的試車臺(tái)，用以盡力消除燃燒產(chǎn)物對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)測試數(shù)據(jù)的影響，或避免出現(xiàn)錯(cuò)誤的發(fā)動(dòng)機(jī)測試結(jié)果。該類試車臺(tái)一般采用兩級(jí)加熱方式，第一級(jí)采用純凈空氣加熱器，第二級(jí)一般采用燃燒加熱器補(bǔ)氧氣方式，從而獲得更接近純潔空氣的試驗(yàn)介質(zhì)，即較低燃燒產(chǎn)物質(zhì)量占比的試驗(yàn)氣流，并通過摻混裝置，準(zhǔn)確控制氣流溫度并使氣流均勻，滿足不同流量要求發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)要求。

相對(duì)于常規(guī)發(fā)動(dòng)機(jī)試車臺(tái)，新的發(fā)動(dòng)機(jī)試車臺(tái)要求試驗(yàn)介質(zhì)中燃燒產(chǎn)物質(zhì)量占比足夠低，則加熱后高溫試驗(yàn)介質(zhì)經(jīng)過摻混裝置的溫度損失必須足夠小。在第一級(jí)純潔空氣加熱器的空氣加熱能力有限情況下，一般低于700℃，如果加熱器后摻混裝置溫度損失增大，只能通過提高第二級(jí)燃燒加熱器的加熱能力，提高加熱器出口氣流溫度，才能克服摻混裝置后增大的氣流溫度損失，獲得滿足發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)要求的試驗(yàn)氣流；同時(shí)，提高第二級(jí)燃燒加熱器的加熱能力，需要更多燃料的燃燒，釋放更多的熱能，導(dǎo)致試驗(yàn)氣流中燃燒產(chǎn)物質(zhì)量占比提高。因此，新的發(fā)動(dòng)機(jī)試車需要低溫度損失的氣流摻混裝置。

新型發(fā)動(dòng)機(jī)試車臺(tái)為控制燃燒產(chǎn)物占比在較低水平，兩級(jí)加熱器加熱后的試驗(yàn)氣流溫度低于1150℃，經(jīng)過摻混裝置后的試驗(yàn)氣流不低于1000℃，因此，新的摻混裝置需同時(shí)滿足低溫度損失要求和氣流均勻要求。

在新型發(fā)動(dòng)機(jī)試車臺(tái)中，小型發(fā)動(dòng)機(jī)試車臺(tái)是進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)局部試件試驗(yàn)的必需設(shè)備。其試驗(yàn)氣流的流量和總能量較小，通過單套兩級(jí)加熱器得到單股高溫試驗(yàn)氣流，并通過摻混少量冷空氣，準(zhǔn)確控制試驗(yàn)氣流溫度，并使氣流均勻，滿足3～10kg/s新型發(fā)動(dòng)機(jī)試車臺(tái)設(shè)計(jì)需求。

現(xiàn)有技術(shù)的不足：

a.文獻(xiàn)《一種高溫燃?xì)鈸交煅b置》中摻混裝置是常規(guī)發(fā)動(dòng)機(jī)試車臺(tái)裝置,此類試車臺(tái)是通過一級(jí)燃燒加熱器獲取高溫燃?xì)獠⒀a(bǔ)充氧氣，獲得高溫燃?xì)猓蠼?jīng)過摻混器摻混冷空氣，獲得滿足要求的試驗(yàn)介質(zhì)。摻混裝置來流燃燒氣流溫度高達(dá)1000～1600℃量級(jí)，需求試驗(yàn)氣流溫度僅為600℃量級(jí)，可摻混冷空氣的質(zhì)量占比很高，且摻混裝置的冷卻隔熱方式未進(jìn)行特定設(shè)計(jì)，經(jīng)過后氣流溫度損失大。如應(yīng)用于新型發(fā)動(dòng)機(jī)試車臺(tái)，隨著冷氣流量占比降低，冷空氣摻混段防熱結(jié)構(gòu)必不能滿足使用要求。

b.文獻(xiàn)《高可靠性多葉片冷熱氣流摻混擾流裝置》中摻混裝置是常規(guī)發(fā)動(dòng)機(jī)試車臺(tái)裝置，可實(shí)現(xiàn)流量5～20kg/s的1800K量級(jí)高溫燃?xì)夂土髁?～50kg/s的冷空氣摻混，其中冷氣質(zhì)量占比高，總體溫度損失大，不能滿足新型試車臺(tái)使用要求。其壁面防熱方式主要通過冷氣直接防熱結(jié)構(gòu)。如應(yīng)用于新型發(fā)動(dòng)機(jī)試車臺(tái)，隨著冷氣流量占比降低，冷空氣摻混段必不能滿足使用要求。

c.在常規(guī)燃?xì)饬靼l(fā)動(dòng)機(jī)試車臺(tái)摻混裝置中，摻混段通常采用高冷空氣形成氣膜冷卻防熱或采用水冷防熱，氣流均勻段采用水冷結(jié)構(gòu)防熱，此類結(jié)構(gòu)的高溫氣流溫度損失高，不能滿足3～10kg/s新型發(fā)動(dòng)機(jī)試車臺(tái)的低溫度損失試驗(yàn)需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)試車臺(tái)用單股高溫?zé)釟馀c冷空氣的摻混裝置，通過特定的摻混構(gòu)型設(shè)計(jì)，降低摻混裝置內(nèi)試驗(yàn)氣流溫度損失，滿足3～10kg/新型發(fā)動(dòng)機(jī)試車臺(tái)的低溫度損失要求和氣流均勻要求，且同時(shí)滿足不同流量發(fā)動(dòng)機(jī)局部試驗(yàn)件的試驗(yàn)需求。