[發明專利]一種模擬發動機燒蝕的試驗裝置及其方法

在審

• 申請號: 202211323584.7
• 申請日: 2022-10-27
• 公開（公告）號: CN115901854A
• 公開（公告）日: 2023-04-04
• 發明（設計）人: 吳護林;何慶兵;李忠盛;叢大龍;宋凱強;張敏;彭冬;白懿心;李富春;王旋;丁星星
• 申請（專利權）人: 中國兵器裝備集團西南技術工程研究所
• 主分類號: G01N25/22
• 分類號: G01N25/22
• 代理公司: 重慶晶智匯知識產權代理事務所(普通合伙) 50229
• 代理人: 李靖

1.一種模擬發動機燒蝕的試驗裝置，其特征在于：包括載氣座、送粉管、密封塊、噴嘴、冷卻外殼及固定頭；載氣座包括同軸設置的第一殼體與第二殼體、且第二殼體位于第一殼體外圈，第二殼體與第一殼體之間形成燃料氣流通道；送粉管與第一殼體同軸設置且送粉管位于第一殼體內，送粉管與第一殼體之間形成助燃氣流通道；第一殼體前端同軸設置噴嘴，噴嘴包括燃燒腔與噴射腔，燃燒腔與噴射腔均為錐形結構且燃燒腔與噴射腔平滑連通，燃燒腔位于靠近第一殼體的一端且燃燒腔內設置火花塞；第二殼體與噴嘴之間設置密封塊；冷卻外殼同軸設置在載氣座與噴嘴的外壁，冷卻外殼內壁與各部件外壁之間形成壓縮空氣通道，燃料氣流通道、助燃氣流通道、壓縮空氣通道均與燃燒腔連通；冷卻外殼與噴嘴之間形成冷卻進流道；固定頭設置在冷卻外殼外壁，固定頭與冷卻外殼之間形成冷卻出流道，且冷卻進流道與冷卻出流道通過通孔進行連通。

2.根據權利要求1所述的一種模擬發動機燒蝕的試驗裝置，其特征在于：所述燃燒腔的收斂角a為12.5°～13.5°，噴射腔的擴張角b為2.5°～3.5°；燃燒腔與噴射腔連接處的喉部直徑D為φ6.9mm～φ7.1mm。

3.根據權利要求1或2所述的一種模擬發動機燒蝕的試驗裝置，其特征在于：所述燃燒腔的長度L為13.5～18.5mm，所述噴射腔的長度N為55.6～60.5mm，所述燃燒腔與噴射腔連接處的喉部長度S為1～2mm。

4.根據權利要求1～3所述的一種模擬發動機燒蝕的試驗裝置，其特征在于：所述冷卻外殼上分別設置冷卻水進口與冷卻水出口。

5.采用如權利要求3所述的一種模擬發動機燒蝕的試驗裝置的方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟一：調節試驗裝置，使得試驗裝置的噴射口、即噴射腔遠離燃燒腔一端的端部與待測試試樣的中心距離為A，并使得試驗裝置的中軸線與待測試試樣表面的垂線方向之間的夾角為c；

步驟二：打開冷卻水進口與冷卻水出口，并向冷卻水進口通入循環冷卻液；

步驟三：將試驗裝置置于調試位置，通過燃料氣流通道通入天然氣、同時通過助燃氣流通道通入氧氣，通過壓縮空氣流道通入壓縮空氣；啟動燃燒腔內的火花塞進行點火，待天然氣與氧氣充分燃燒后，采用雙通道高精度送粉器、并以氬氣為載氣向送粉管內輸送氧化鋁與硅酸鋁的復合陶瓷粉末；復合陶瓷粉末進入燃燒腔內、被火焰燃燒達到固液兩相熔融狀態，并經噴射腔噴出，實現高溫燃氣流與固液兩相粒子流的加速；

步驟四：將試驗裝置迅速轉向燒蝕位置，噴射到待測試工件表面進行高溫、高速沖刷試驗；

步驟五：關閉送粉載氣，逐漸減少天然氣、氧氣以及壓縮空氣至焰流熄滅；

步驟六：停止火花塞啟動，并停止冷卻液通入；取下待測試工件，檢測其表面層經高溫、高速沖刷后的性能，完成試驗模擬與性能評定。

6.根據權利要求5所述的一種模擬發動機燒蝕的試驗方法，其特征在于：所述步驟一中A為220～225mm，c為55°～65°。

7.根據權利要求5所述的一種模擬發動機燒蝕的試驗方法，所述步驟三中天然氣的流量為11～12m³/h，天然氣壓力為0.6～0.9MPa；氧氣流量為33～36?m³/h，氧氣壓力為0.8～1.1MPa；壓縮空氣流量為40～48m³/h，壓縮空氣壓力為0.6～0.8MPa。

8.根據權利要求5所述的一種模擬發動機燒蝕的試驗方法，所述步驟三中氧化鋁與硅酸鋁的平均粒徑均為30～50μm；其中，氧化鋁的用量為100～120g/min，硅酸鋁的用量為200～250g/min。