[發明專利]帶有雜質添加功能的富氧燃氣試驗系統及雜質添加方法

在審

• 申請號: 202211194790.2
• 申請日: 2022-09-28
• 公開（公告）號: CN115524127A
• 公開（公告）日: 2022-12-27
• 發明（設計）人: 高玉閃;李鵬飛;楊亞龍;趙劍;蒲星星;張晟;李娟
• 申請（專利權）人: 西安航天動力研究所
• 主分類號: G01M15/02
• 分類號: G01M15/02
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 王少文

本發明涉及一種模擬液體火箭發動機試驗系統及方法，具體涉及一種帶有雜質添加功能的富氧燃氣試驗系統及雜質添加方法，解決模擬發動機真實高溫、高壓與高流速富氧燃氣工作環境下，難以研究渦輪材料在有雜質沖刷條件下的耐溫性能，導致發動機研制風險和成本高的技術問題。該帶有雜質添加功能的富氧燃氣試驗系統，包括液氧供應模塊、燃料供應模塊與富氧燃氣燃燒裝置；液氧供應模塊用于為富氧燃氣燃燒裝置供應氧化劑；燃料供應模塊用于為富氧燃氣燃燒裝置供應燃料；雜質供應單元用于將待添加雜質通過液氧主管路輸入富氧燃氣燃燒裝置。本發明雜質添加方法，可實現精準控制待添加雜質進入富氧燃氣燃燒裝置的速率，完成對待考核渦輪材料耐溫性能的測試。

技術領域

本發明涉及一種模擬液體火箭發動機試驗系統及方法，具體涉及一種帶有雜質添加功能的富氧燃氣試驗系統及雜質添加方法。

背景技術

針對采用液氧煤油作為推進劑的液體火箭發動機，為了獲得發動機較高的比沖性能，同時避免發動機渦輪及燃氣導管等組件積碳，發動機系統方案通常選擇高壓富氧補燃循環系統。該類型發動機工作過程中，由燃氣發生器燃燒產生的富氧燃氣首先驅動渦輪做功，之后經燃氣導管進入推力室，再與煤油進行補燃燃燒。

為了進一步提高現有高壓富氧補燃循環液氧煤油發動機的性能，需要盡量提高富氧燃氣發生器的工作溫度。目前正在研制的富氧補燃循環液氧煤油發動機的富氧燃氣溫度已接近于下游渦輪材料的著火溫度。而發動機工作過程中，其貯箱內會存在少量雜質，雜質中小于發動機入口過濾器孔徑的微小雜質會隨推進劑進入到發動機中。根據相關研究，富氧燃氣環境下的雜質會導致渦輪材料的著火溫度大幅下降，存在燒蝕發動機的風險。因此，為了確保發動機工作可靠性，需要準確獲得雜質對渦輪材料著火溫度的具體影響程度。

由于雜質對渦輪材料著火溫度的影響程度與燃氣壓力、溫度、流速等有較大關系，為了準確獲得相關數據，需要在發動機真實工作參數的環境下來開展相關研究。由于發動機整機試車成本很高，通常不會用于開展材料性能相關的考核試驗。因此，為了降低發動機研制風險和成本，必須在整機試車前開展富氧燃氣環境下雜質對渦輪材料耐溫性能的影響研究。

現有技術中，尚未見能夠在模擬發動機真實高溫、高壓與高流速富氧燃氣工作環境下，研究渦輪材料在有雜質沖刷條件下耐溫性能的相關技術問題的報道。

發明內容

本發明的目的是針對模擬發動機真實高溫、高壓與高流速富氧燃氣工作環境下，難以研究渦輪材料在有雜質沖刷條件下的耐溫性能，導致發動機研制風險和成本高的技術問題，而提供一種帶有雜質添加功能的富氧燃氣試驗系統及方法。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案為：

一種帶有雜質添加功能的富氧燃氣試驗系統，包括液氧供應模塊、燃料供應模塊；其特殊之處在于：還包括富氧燃氣燃燒裝置；

液氧供應模塊與富氧燃氣燃燒裝置連接，液氧供應模塊用于為富氧燃氣燃燒裝置供應氧化劑；

燃料供應模塊與富氧燃氣燃燒裝置連接，燃料供應模塊用于為富氧燃氣燃燒裝置供應燃料；

液氧供應模塊包括液氧輸入管路、液氧主管路、雜質供應單元以及預冷回流單元；

液氧輸入管路的一端通過液氧主閥與液氧主管路輸入端口連接，液氧輸入管路的另一端與外部液氧源連接；

液氧主管路的輸出端口與富氧燃氣燃燒裝置連接；

雜質供應單元包括旁通液氧管路和雜質貯存管；雜質貯存管內沉積有待添加雜質；旁通液氧管路入口端與液氧輸入管路的一端連接，旁通液氧管路出口端通過旁通氧閥和雜質貯存管的一端連接，雜質貯存管的另一端連接液氧主管路，且旁通液氧管路的入口端壓力高于雜質供應單元的出口端壓力，用于旁通液氧管路入口端與出口端形成壓力差，使得液氧攜帶雜質貯存管中的待添加雜質進入液氧主管路，進而輸入富氧燃氣燃燒裝置；

預冷回流單元用于為液氧輸入管路與旁通液氧管路預冷。