[發明專利]一種用于火箭發動機高空模擬試驗的裝置及方法

在審

• 申請號: 202110392640.1
• 申請日: 2021-04-13
• 公開（公告）號: CN112983683A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 張昱;王新安;張平;陳兵生;王志浩
• 申請（專利權）人: 西安藍坤工程科技有限公司
• 主分類號: F02K9/96
• 分類號: F02K9/96;G01M15/14
• 代理公司: 西安毅聯專利代理有限公司 61225
• 代理人: 師瑋

1.一種用于火箭發動機高空模擬試驗的裝置，其特征在于，包括：

快速冷卻器，所述快速冷卻器與火箭發動機的噴管連通，所述快速冷卻器包括冰冷卻模塊，所述冰冷卻模塊的材料為冰；所述冰冷卻模塊設有冷卻通道，所述火箭發動機產生的火焰從噴管噴出、流經冷卻通道途中實時接觸冷卻通道周圍的冰，火焰流過冷卻通道降溫成100±20℃的氣流；

噴水冷凝器，所述噴水冷凝器與所述快速冷卻器連通，100±20℃的氣流進入所述噴水冷凝器降溫，經所述噴水冷凝器降溫的氣流排放到裝置外側；

地面試驗臺，所述地面試驗臺安裝有火箭發動機，所述地面試驗臺與所述快速冷卻器和所述噴水冷凝器連通；

抽真空系統，所述抽真空系統與所述地面試驗臺、所述快速冷卻器和所述噴水冷凝器連通；所述地面試驗臺、所述快速冷卻器和所述噴水冷凝器均處于相應高空的真空狀態。

2.根據權利要求1所述的用于火箭發動機高空模擬試驗的裝置，其特征在于，還包括：

增壓模塊，所述增壓模塊安裝在所述快速冷凝器和所述噴水冷凝器之間，氣流流過所述增壓模塊增加壓力后進入所述噴水冷凝器降溫。

3.根據權利要求1或2所述的用于火箭發動機高空模擬試驗的裝置，其特征在于，所述抽真空系統包括：至少一組抽真空模塊，每組抽真空模塊包括第一級至第N級真空泵，N≥2；

第一級至第N級真空泵依次串接；

不同組抽真空模塊并聯設置；

所有抽真空模塊均與所述快速冷卻器、所述地面試驗臺和所述噴水冷凝器連通，每個抽真空模塊均能夠對所述快速冷卻器、所述地面試驗臺和所述噴水冷凝器抽真空。

4.根據權利要求1所述的用于火箭發動機高空模擬試驗的裝置，其特征在于，還包括：

干燥模塊，所述干燥模塊用于干燥所述噴水冷凝器流出氣體，所述干燥模塊包括干燥劑，所述干燥模塊安裝在所述噴水冷凝器和所述抽真空系統之間；所述抽真空系統工作使得干燥模塊也處于相應高空的真空狀態。

5.根據權利要求4所述的用于火箭發動機高空模擬試驗的裝置，其特征在于，所述干燥模塊的數量與所述抽真空系統的抽真空模塊數量相同；

所述噴水冷凝器和每個抽真空模塊之間均安裝一個所述干燥模塊。

6.根據權利要求1所述的用于火箭發動機高空模擬試驗的裝置，其特征在于，還包括：M個子冷卻系統，M個子冷卻系統繞所述快速冷卻器的周圍均勻設置，M個子冷卻系統繞所述快速冷卻器的中心線呈圓形分布；

每個子冷卻系統均與所述快速冷卻器連通，每個子冷卻系統均與所述快速冷卻器的連通處均設有限壓閥；

所述快速冷卻器內的火焰壓力超過限壓閥的閾值壓力時，超出閾值壓力的火焰進入所述子冷卻系統快速冷卻。

7.根據權利要求6所述的用于火箭發動機高空模擬試驗的裝置，其特征在于，所述子冷卻系統包括：子冷卻器和抽真空子系統；

所述快速冷卻器、子冷卻器和抽真空子系統相互連通，抽真空子系統對子冷卻器抽真空處理，使得子冷卻器處于相應高空的真空狀態。

8.一種用于火箭發動機高空模擬試驗的方法，其特征在于，包括：

啟動抽真空系統，將地面試驗臺、快速冷卻器和噴水冷凝器抽真空至相應高空的真空狀態，抽真空系統持續抽取地面試驗臺、快速冷卻器和噴水冷凝器的火焰，并且抽真空系統持續維持所述真空狀態；

啟動火箭發動機，火箭發動機的噴管噴出3000℃左右的火焰；

快速冷卻器將所述火焰降溫成100±20℃的氣流，快速冷卻器對所述火焰降溫的同時還對所述火焰第一次無害化處理；

噴水冷凝器對所述氣流繼續降溫，噴水冷凝器對所述氣流降溫的同時還對所述氣流第二次無害化處理；

經第二次無害化處理的氣流從抽真空系統排出。