[實用新型]一種用于稀薄氣體動力學試驗的自由分子流生成裝置

有效

• 申請號: 202021639665.4
• 申請日: 2020-08-10
• 公開（公告）號: CN212254530U
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發明（設計）人: 陳愛國
• 申請（專利權）人: 中國空氣動力研究與發展中心超高速空氣動力研究所
• 主分類號: G01M9/00
• 分類號: G01M9/00;G01M9/08
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 王丹

本實用新型公開了一種用于稀薄氣體動力學試驗的自由分子流生成裝置。該生成裝置包括順序排列的加熱電離室、第一分離室、離子通道、離子電場加速室、離子中和室、第二分離室、自由分子流通道和試驗艙；第一分離室分為二個支路并連接第一電子接收器，一個支路為離子通道，另一個支路為第一抽吸段；第二分離室也分為二個支路并連接第二電子接收器，一個支路為自由分子流通道，另一個支路為第二抽吸段；第一抽吸段連通試驗艙上部，自由分子流通道連通試驗艙的試驗區，第二抽吸段連通試驗艙下部；試驗艙內對稱安裝有低溫泵，試驗艙外安裝有分子泵機組；加熱電離室與進氣口連通。該生成裝置生成的自由分子流能夠真實模擬極度稀薄氣體環境，結構簡單、可靠。

技術領域

本實用新型屬于稀薄氣體動力學試驗技術領域，具體涉及一種用于稀薄氣體動力學試驗的自由分子流生成裝置。

背景技術

自由分子流生成裝置主要模擬高空120公里以上極度稀薄氣體環境的高速試驗氣流，用于衛星、飛船等以第一宇宙速度甚至更高速飛行時的稀薄氣體動力學試驗。目前，采用高溫氣體通過拉瓦爾噴管高速膨脹形成稀薄的試驗氣流，由于稀薄條件下噴管邊界層很厚，膨脹的氣流難以形成真正的自由分子流，并且高速膨脹的氣體分子難以達到第一宇宙速度的分子能量，與實際飛行模擬存在較大的差別。

當前，亟需發展一種用于稀薄氣體動力學試驗的自由分子流生成裝置。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是提供一種用于稀薄氣體動力學試驗的自由分子流生成裝置。

本實用新型的用于稀薄氣體動力學試驗的自由分子流生成裝置，其特點是：所述的生成裝置包括沿自由分子流流動方向順序排列的加熱電離室、第一分離室、離子通道、離子電場加速室、離子中和室、第二分離室、自由分子流通道和試驗艙；第一分離室分為二個支路，一個支路通向離子通道，另一個支路通向第一抽吸段，第一分離室還連接有第一電子接收器；第二分離室也分為二個支路，一個支路通向自由分子流通道，另一個支路通向第二抽吸段，第二分離室還連接有第二電子接收器；第一抽吸段與試驗艙的上部連通，自由分子流通道與位于試驗艙軸線的試驗區連通，第二抽吸段與試驗艙的下部連通；試驗艙內的上部和下部對稱安裝有低溫泵，試驗艙外安裝有分子泵機組；加熱電離室與進氣口連通。

進一步地，所述的進氣口外接惰性氣體氣源、二氧化碳氣源、氮氣氣源或空氣氣源。

進一步地，所述的進氣口安裝有調節閥和截止閥。

進一步地，所述的加熱電離室的溫度范圍為室溫～1000K。

進一步地，所述的第一分離室、第二分離室和自由分子流通道上均安裝有壓力傳感器和溫度傳感器。

進一步地，所述的分子泵機組包括固定在試驗艙上的分子泵，以及通過管道連通的外置的前級真空機組。

進一步地，所述的低溫泵為內裝式低溫泵，分為二層，內層低溫泵面向試驗區，運行介質為液氮；外層低溫泵緊貼試驗艙內壁面，運行介質為液氦。

本實用新型的用于稀薄氣體動力學試驗的自由分子流生成裝置的自由分子流生成過程如下：打開進氣口的截止閥，使用調節閥控制從氣源流入進氣口的氣體，氣體在加熱電離室的作用下生成離子、電子和未電離的氣體分子后進入第一分離室，離子進入離子通道，電子被第一電子接收器接收，未電離的分子依次進入第一抽吸段、試驗艙上部回收。離子通道內的離子經離子電場加速室加速，離子中和室中和后進入第二分離室，第二分離室內包括氣體分子、未中和的電子和未中和的離子，氣體分子經自由分子流通道進入試驗艙的試驗區，未中和的電子被第二電子接收器接收，未中和的離子依次進入第二抽吸段、試驗艙下部回收。

本實用新型的用于稀薄氣體動力學試驗的自由分子流生成裝置生成的自由分子流能夠真實模擬極度稀薄氣體環境，生成裝置結構簡單、可靠。

附圖說明