[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

本發明公開了一種超燃沖壓發動機高溫純空氣試驗系統，該系統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；通過上述單元配合使用，實現了燃氣預加熱、增壓換熱和直連試驗運行三個階段長時間安全可靠的運行。

技術領域

本發明涉及高溫純空氣試驗系統及安全控制方法，特別涉及能夠大范圍工況調節的蓄熱式高溫純空氣試驗系統及安全控制方法，應用于超燃沖壓直連試驗臺，提供不同模擬來流要求的高溫高壓純凈空氣。

背景技術

超燃沖壓發動機直連試驗臺多采用燃燒加熱或電弧加熱等污染加熱方式。但是采用甲烷、氫、酒精和煤油等燃料的燃氣發生器或電弧加熱方式的模擬來流地面試驗性能與超燃沖壓發動機工作中實際純凈空氣來流在性能之間存在諸多差異，主要是模擬來流中含有H₂O、CO₂和NOx等組分從而會產生“污染效應”。

基于現有超燃沖壓發動機直連試驗臺存在的缺陷，采用高溫純空氣作為模擬來流成為一種發展趨勢。

目前，國內外提出了一種利用蓄熱式加熱技術來產生純凈空氣作為超燃沖壓發動機直連試驗臺的模擬來流，其基本實現原理是：用空氣/天然氣預熱燃燒器來產生熱量，并將熱量儲存于蓄熱床中；在試驗階段，熱量從蓄熱材料中釋放出來，傳遞給冷態空氣，形成高溫高壓的模擬來流，理論上可供應無污染、完全滿足化學物理特性要求的高焓純凈試驗空氣，并在需要時可與燃燒加熱器等設備共同工作，以滿足高馬赫數試驗研究的目的。

但是，目前該項技術的現有資料中只是提及了蓄熱式加熱器的結構，對于如何通過蓄熱式加熱器構建超燃沖壓發動機高溫純空氣試驗系統的內容十分有限，僅僅一些資料公開了該高溫純空氣試驗系統的試驗過程分為三個階段，包括燃氣預加熱階段、增壓換熱階段和直連試驗運行階段。

為此，為了滿足超燃沖壓發動機采用高溫純空氣作為模擬來流的這一需求，需要提供一套可實現燃氣預加熱、增壓換熱和直連試驗運行三個階段安全可靠運行的超燃沖壓發動機高溫純空氣試驗系統。

發明內容

本發明提供了一種超燃沖壓發動機高溫純空氣試驗系統，解決了現有技術無法提供燃氣預加熱、增壓換熱和直連試驗運行三個階段長時間安全可靠的運行的系統，從而生成高溫純空氣模擬來流的問題。

本發明的技術解決方案是：提供了一種超燃沖壓發動機高溫純空氣試驗系統，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；燃氣發生器上設有壓力傳感器；

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，一路依次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的提供指令氣，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；