[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

本公開提供了一種用于火箭發動機高空模擬試驗的裝置及方法，涉及火箭發動機地面模擬高空試驗領域，能夠提高高空模擬試驗時火焰降溫效率。裝置包括快速冷卻器、噴水冷凝器、地面試驗臺和抽真空系統，快速冷卻器與火箭發動機的噴管連通，快速冷卻器包括冰冷卻模塊，冰冷卻模塊的材料為冰；冰冷卻模塊設有冷卻通道，噴水冷凝器與快速冷卻器連通，100±20℃的氣流進入噴水冷凝器降溫，地面試驗臺安裝有火箭發動機，地面試驗臺與快速冷卻器和噴水冷凝器連通；抽真空系統與地面試驗臺、快速冷卻器和噴水冷凝器連通。本公開的方法基于上述的裝置。本公開使用快速冷卻器的堿性冰介質將火焰迅速降溫至100℃左右，縮短高空模擬試驗時火焰降溫時間。

技術領域

本公開涉及火箭發動機地面模擬高空試驗領域，尤其涉及一種用于火箭發動機高空模擬試驗的裝置及方法。

背景技術

火箭發動機的高空模擬試驗是火箭發動機必須進行的一項地面試驗，高空模擬試驗是在地面試驗設備中創造一個近似高空條件的環境，使火箭發動機在這個環境里工作，進行其性能、可靠性及工作壽命等各種試驗。

火箭發動機的推力隨著高度的升高不斷增大，直到在真空環境中達到最大推力，真空環境下火箭發動機的環境壓強非常低，在地面高空模擬試驗時須建立相應高度下的低壓真空環境才能真實模擬火箭發動機的高空特性。

現有技術中，在進行火箭發動機高空模擬試驗時，為了保護相關試驗設備，常常采用注水冷卻的方式對火箭發動機的火焰進行降溫處理。然而，對火焰進行注水降溫效率是極低的。

為了在高溫模擬高空模擬試驗時縮短火焰降溫時間，急需提供一種用于火箭發動機高空模擬試驗的裝置及方法，實現火焰迅速冷卻。

發明內容

本發明的實施例提供一種用于火箭發動機高空模擬試驗的裝置及方法，使用快速冷卻器的堿性冰介質將火箭發動機噴管排出的3000℃左右火焰迅速降溫至100℃左右，縮短高空模擬試驗時火焰降溫時間。

為達到上述目的，本發明的實施例采用如下技術方案：

一方面，提供一種用于火箭發動機高空模擬試驗的裝置，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。

在一些實施例中，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。

在一些實施例中，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。

在一些實施例中，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。