[發明專利]一種水循環冷卻的氫與溫度可控的空氣地面試驗系統

有效

• 申請號: 202110634427.7
• 申請日: 2021-06-07
• 公開（公告）號: CN113375894B
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: 蔡國飆;俞南嘉;周闖;趙增;李心瞳
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01M9/06
• 分類號: G01M9/06
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 徐麗

本發明提供了一種水循環冷卻的氫與溫度可控的空氣地面試驗系統，包括常溫氧氣系統、常溫空氣系統、常溫氫氣系統、水循環系統、預燃室和主燃室；常溫氧氣系統將常溫氧氣輸送至預燃室；常溫空氣系統將常溫空氣輸送至預燃室；常溫氫氣系統將常溫氫氣分別輸送至預燃室和主燃室；預燃室將常溫氧氣和常溫空氣混合后得到混有氧氣的空氣；將常溫氫氣與混有氧氣的空氣進行燃燒得到需求溫度的熱空氣；主燃室將需求溫度的熱空氣與常溫氫氣進行燃燒，通過水循環系統進行冷卻；采用預燃室方式將常溫空氣與常溫氧氣匯流后進入到預燃室內與氫氣進行燃燒使空氣溫度升高至需求溫度，避免了熱空氣與常溫氧氣摻混導致的溫度降低問題；采用水循環系統提高換熱效率。

技術領域

本發明涉及航空航天技術領域，尤其是涉及一種水循環冷卻的氫與溫度可控的空氣地面試驗系統。

背景技術

在預冷吸氣組合發動機領域，常見的有液氫對總溫較高的來流空氣進行預冷，并且預冷結束后形成的氫氣與空氣進行燃燒產生推力。在預冷吸氣組合發動機的燃燒室進行地面試驗時，需要制備與來流空氣溫度(700-800K)相當的熱空氣，并將熱空氣與氫氣點燃進行燃燒，同時由于燃燒溫度在2500-3000K，需要將燃燒室進行冷卻。

目前將空氣進行加熱的方式主要有兩種，第一種方式是采用電加熱方式，采用電加熱器實時對來流空氣進行加熱，當空氣流量超過1kg/s時，電功率將達到700-800kW，采用上述電加熱方式會導致電功率過大。

第二種方式是采用預燃室方式，將氫氣與空氣在第一預燃室內燃燒，然后再在第二預燃室內加入消耗掉的氧氣。第二種方式需要采用兩個預燃室，第一預燃室用來使空氣與氫氣進行燃燒，第二預燃室將熱空氣與氧氣摻混，同時氧氣與熱空氣混合時存在冷熱流體摻混問題，將導致產生的熱空氣溫度有所降低；若采用熱氧氣還需要將氧氣先進行加熱再摻混，過程繁瑣復雜。

氫氣與熱空氣在地面燃燒室進行試驗時，需要采用一定的冷卻方式才能使燃燒室不被高溫破壞，目前常見的水循環冷卻方式多為低壓水泵循環冷卻，此方式冷卻的效率不高，難以滿足帶走熱空氣與氫氣燃燒產生的大量熱量的需求。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種水循環冷卻的氫與溫度可控的空氣地面試驗系統，采用預燃室方式將常溫空氣與常溫氧氣匯流后再進入到預燃室內與少量氫氣進行燃燒使空氣溫度升高至需求溫度，避免了熱空氣與常溫氧氣摻混導致的溫度降低問題；采用水循環系統可以提高換熱效率。

第一方面，本發明實施例提供了水循環冷卻的氫與溫度可控的空氣地面試驗系統，所述系統包括：常溫氧氣系統、常溫空氣系統、常溫氫氣系統、水循環系統、預燃室和主燃室；

所述常溫氧氣系統、所述常溫空氣系統和所述常溫氫氣系統分別與所述預燃室相連接，所述預燃室和所述水循環系統分別與所述主燃室相連接；

所述常溫氧氣系統，用于將常溫氧氣輸送至所述預燃室；

所述常溫空氣系統，用于將常溫空氣輸送至所述預燃室；

所述常溫氫氣系統，用于將常溫氫氣分別輸送至所述預燃室和所述主燃室；

所述預燃室，用于將所述常溫氧氣和所述常溫空氣混合后，得到混有氧氣的空氣；將所述常溫氫氣與所述混有氧氣的空氣進行燃燒，得到需求溫度的熱空氣；

所述主燃室，用于將所述需求溫度的熱空氣與所述常溫氫氣進行燃燒，并通過所述水循環系統進行冷卻。

進一步的，還包括干燥器；

所述干燥器，分別與所述預燃室和所述主燃室相連接，用于對所述需求溫度的熱空氣進行干燥，得到干燥后的熱空氣；

其中，所述干燥器內設置有干燥劑。