[發明專利]一種超燃沖壓發動機高溫純空氣試驗系統

有效

• 申請號: 202011309971.6
• 申請日: 2020-11-20
• 公開（公告）號: CN112431688B
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: 王勇;陳宏玉;李龍飛;洪流;邊東偉;陳波;李東育
• 申請（專利權）人: 西安航天動力研究所
• 主分類號: F02K7/10
• 分類號: F02K7/10;F02C7/00;F02C7/057;F02C7/12
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 唐沛

1.一種超燃沖壓發動機高溫純空氣試驗系統，其特征在于：包括低壓空氣供應單元、氧氣供應單元、氮氣供應單元、高壓空氣供應單元、天然氣供應單元、燃氣發生器、蓄熱式加熱器、循環冷卻水供應單元、燃氣排放單元、直連試驗裝置和試驗尾氣排放單元；

蓄熱式加熱器內部設有空心磚蓄熱體，軸向和徑向布置熱電偶；

蓄熱式加熱器通過其底部設置的三通分別與高壓空氣供應單元、燃氣排放單元連接，且蓄熱式加熱器與高壓空氣供應單元之間，以及蓄熱式加熱器與燃氣排放單元之間均設有高溫高壓閥門；

蓄熱式加熱器頂部和燃氣發生器連接；

蓄熱式加熱器靠近頂部的側方依次連接高溫高壓快響應閥門、摻混均流器、噴管、直連試驗裝置以及試驗尾氣排放單元；

低壓空氣供應單元的低壓空氣分兩路，一路通過混合均勻器與燃氣發生器連接，作為燃氣發生器的主燃燒氧化劑，另一路通過孔板與燃氣排放單元連接，作為燃氣排放單元的摻混降溫介質；

氧氣供應單元通過混合均勻器與燃氣發生器連接，作為燃氣發生器的補充燃燒氧化劑；

氮氣供應單元的氮氣分三路，一路與系統中所有氣動閥門連接，用于給所有氣動閥門提供指令氣，一路與高壓空氣供應單元中的1:1減壓閥連接，用于給1:1減壓閥提供驅動氣，一路與天然氣供應單元連接，用于提供天然氣供應單元的吹除氣；

天然氣供應單元與燃氣發生器連接，用于提供燃氣發生器燃燒的燃料；

燃氣發生器采用針栓噴注形式，針栓調節通過氣缸作動控制，具有針栓面關機功能；

循環冷卻水供應單元分別與燃氣發生器、蓄熱式加熱器、高溫高壓閥門、高溫高壓快響應閥門、摻混均流器和噴管連接，用于提供冷卻水；

高壓空氣供應單元的高壓空氣分三路，一路通過混合均勻器與燃氣發生器連接，用于給燃氣發生器提供保護空氣；一路流至蓄熱式加熱器進行換熱，用于向蓄熱式加熱器內提供高壓純凈冷空氣；一路通過與摻混均流器連接，用于作為高溫高壓純凈空氣的二次摻混空氣；

該系統的具體工作過程為：

在預加熱過程中，高壓空氣供應單元入口處的高溫高壓閥門處于關閉狀態，燃氣排放單元入口處的高溫高壓閥門處于打開狀態，高溫高壓快響應閥門處于關閉狀態，燃氣發生器點火形成高溫富氧燃氣，流經蓄熱式加熱器的空心磚蓄熱體，通過對流換熱將燃氣熱量儲蓄在蓄熱體內部，依靠外部隔熱層進行隔熱保溫，換熱后的低溫富氧燃氣通過燃氣排放單元排放至室外，燃氣發生器以小流量、低溫逐步向大流量、高溫工況調節，通過熱電偶實時監測蓄熱體的整體溫度分布情況，保持蓄熱體溫升速率控制在不高于200K/h的范圍內，最終沿蓄熱體軸向形成溫度梯度；

在增壓換熱過程中，高溫高壓快響應閥門和燃氣排放單元入口處的高溫高壓閥門處于關閉狀態，燃氣發生器通過氣缸作動針栓進行面關機，高壓空氣供應單元供應小流量高壓保護空氣，打開高壓空氣供應單元入口處的高溫高壓閥門，向蓄熱式加熱器供應高壓純凈冷空氣，增至目標壓力后，關閉高壓空氣供應單元入口處高溫高壓閥門，進行平衡換熱；

直連試驗工作過程中，燃氣排放單元入口處的高溫高壓閥門和高壓空氣供應單元入口處高溫高壓閥門保持關閉狀態，燃氣發生器維持面關機，保持小流量高壓保護空氣供應，高壓空氣供應單元供應二次摻混空氣，在高溫高壓快響應閥門后端的摻混均流器中形成氣體背壓，打開高溫高壓快響應閥門，換熱后的高溫高壓純凈空氣在摻混均流器中和二次摻混空氣混合，為直連試驗裝置提供高焓模擬來流。

2.根據權利要求1所述的超燃沖壓發動機高溫純空氣試驗系統，其特征在于：所述高壓空氣供應單元包括第一螺桿式空氣壓縮機、高壓貯箱、第一干燥機、第一高壓空氣供應管路、第二高壓空氣供應管路以及第三高壓空氣供應管路；

第一螺桿式空氣壓縮機通過高壓貯箱與第一干燥機連接，產生的高壓空氣通過第一高壓空氣供應管路與混合均勻器連接，通過第二高壓空氣供應管路以及高溫高壓閥門與所述三通連接，通過第三高壓空氣供應管路與摻混均流器連接；

第一高壓空氣供應管路上沿高壓空氣的流向依次設有自動減壓閥和孔板；

第二高壓空氣供應管路上沿高壓空氣的流向依次設有1:1減壓閥和文氏管；

第三高壓空氣供應管路上沿高壓空氣的流向依次設有自動減壓閥和文氏管。