[发明专利]一种火箭发动机喷水降温降噪的立式试验平台

说明书

本发明公开了一种火箭发动机喷水降温降噪的立式试验平台，属于火箭发射技术领域，它包括：发动机安装板、上支杆、喷水管路、注水喷嘴、底板、下支杆、流量计、水箱、水泵及温度传感器；底板的下表面安装有下支杆；底板的上表面安装有上支杆；发动机安装在发动机安装板上；水泵的输入端与水箱连接，水泵的输出管路上安装有流量计；水泵的输出管路与喷水管路相通；喷水管路上安装有注水喷嘴，注水喷嘴位于发动机的喷管下方；温度传感器分别安装在底板上，以发动机的喷管射流中心轴线为坐标原点，从距原点设定距离开始；本发明通过对发动机的燃气射流进行注水降温，降低高温燃气射流对发射装置的冲击振动与烧蚀效应，以保证火箭和发射平台的安全性。

技术领域

本发明属于火箭发射技术领域，具体涉及一种火箭发动机喷水降温降噪的立式试验平台。

背景技术

当采用热发射方式时，火箭在发射初始阶段向下方喷射高温高压的燃气射流，其温度和速度极高，且燃气射流中富含各种化学物质和固体颗粒，这会对试验平台和地面产生严重的冲击效应和烧蚀作用；燃气流的反溅作用也会影响火箭的发射姿态，甚至会造成火箭意外点火，严重威胁火箭和发射平台的安全性。因此为了保证发射系统和火箭的发射安全性，延长发射装置的使用寿命，降低维护成本，迫切需要一种成本低廉、操作简单的方式来降低发动机尾焰燃气的温度和噪声。在发动机点火时向发动机尾焰羽流流场中注入大量冷却水是一种性价比较高的降温措施，该措施已经在欧洲、美国的大型发射场得到应用，能够有效地减弱热冲击烧蚀及噪声效应。

目前国内关于喷水对发动机尾焰羽流的高温噪声的抑制作用研究工作开展较少，最早应用研究出现在西方国家如法国、美国等，但其更多的关注放在理论验证和方案设计上，开展的实际应用装置并不多。

现有资料研究中，相关的喷水装置工作研究内发动机均是处于卧式姿态，其优势在于实验方便，安全，便于布置。但考虑到注水的流量较大，所受到的重力影响较大，发动机卧式姿态并不能保证实际工作过程中喷水结构装置的整体稳定性，这将严重影响火箭发射的精度。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种火箭发动机喷水降温降噪的立式试验平台，通过对发动机的燃气射流进行注水降温，降低高温燃气射流对发射装置的冲击振动与烧蚀效应，避免可能引起的燃气及燃烧残留物垂直反溅对火箭运动姿态和发动机造成的影响，以保证火箭和发射平台的安全性。

本发明是通过下述技术方案实现的：

一种火箭发动机喷水降温降噪的立式试验平台，发动机内部安装有固体药柱，发动机的外部固定有发动机壳体，发动机的底部安装有出口方向向下的喷管；

该平台包括：发动机安装板、上支杆、喷水管路、注水喷嘴、底板、下支杆、流量计、水箱、水泵及温度传感器；

整体连接关系如下：底板的下表面安装有四根以上用于支撑试验平台的下支杆，下支杆固定在地面上；底板的上表面安装有四根以上用于支撑发动机安装板的上支杆；发动机安装在发动机安装板上；

水泵的输入端与水箱连接，水泵的输出管路上安装有流量计；水泵的输出管路与喷水管路相通；喷水管路上安装有两个以上注水喷嘴，注水喷嘴位于发动机的喷管下方，且注水喷嘴的喷水方向向下，用于对发动机的喷管喷出的燃气射流进行降温；

两个以上温度传感器分别安装在底板上，以发动机的喷管射流中心轴线为坐标原点，从距原点设定距离开始，两个以上温度传感器依次间隔相同距离径向布置。

进一步的，所述喷水管路为水平设置的矩形管路，固定在上支杆上；形成所述矩形管路的四根管路的中部分别安装有喷水方向向下的注水喷嘴。

进一步的，还包括安装在发动机安全范围内的红外摄影仪，红外摄像仪用于测试有效范围区域内发动机的燃气射流的温度场。

进一步的，还包括安装在发动机安全范围内的高速摄影仪，高速摄影仪用于观察燃气射流的流型细节及燃气流场的波系结构。