[发明专利]一种直流‑离心双组元喷嘴的试验工装

说明书

技术领域

本发明涉及航空航天发动机技术领域，尤其涉及一种直流-离心双组元喷嘴的试验工装。

背景技术

在航空航天发动机的设计和测试过程中，为了提高试验精度和试验效率，不可避免地需要使用到各种试验工装。其中，发动机喷嘴的雾化性能试验是发动机试验中重要的一环，故喷嘴试验工装的设计和选用就显得尤为关键。

通常，将一种发动机燃料进行雾化处理的喷嘴简单称为“单组元喷嘴”，而将两种发动机燃料进行雾化处理的喷嘴称为“双组元喷嘴”。本试验工装中的喷嘴，中间平直的通道为氧化剂的流道，供氧化剂“直流”通过；外环面的螺旋槽为液体推进剂的通道，对液体推进剂具有一定的“离心”效果。

传统技术和工艺中，“单组元喷嘴”的试验工装可用于测定喷嘴的流量系数、检验喷嘴的掺混和雾化效果，为进一步分析液体火箭发动机的点火、燃烧工况提供支撑。目前的“单组元喷嘴”试验工装一般由喷嘴、腔体结构和反压腔室等组成。

而对于“直流-离心双组元喷嘴”，为使喷嘴与安装底座之间的间隙满足密封要求，采用普通的喷嘴及试验工装设计时需要对加工精度提出较高的要求，在设计和工艺上难以实现。

一般的“单组元喷嘴”试验工装通常通过测量喷嘴入口处的压力和反压腔室内的压力获得喷嘴的压强，而对于“直流-离心双组元喷嘴”却无法获得液体推进剂在螺旋槽内的压降。

另外，一般的“单组元喷嘴”试验工装为实现拆装方便又保证密封，试验工装中的喷嘴往往与发动机头部中的喷嘴存在结构上的差异；而对于需要研究多种因素多种组合结构对于喷嘴性能的影响，试验单位往往设计了多种不同类型和尺寸的喷嘴分别进行试验，导致需要加工的喷嘴数量庞大，材料和人工成本较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种直流-离心双组元喷嘴的试验工装，以解决现有技术在喷嘴的试验中存在的密封要求难以满足、喷嘴无法重复拆装试验、压降难以测量、材料成本高昂、试验工装适用性不够等问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供的一种直流-离心双组元喷嘴的试验工装，从左到右依次包括气体氧化剂腔室、液体燃料集液腔室和反压腔室；所述气体氧化剂腔室、所述液体燃料集液腔室和所述反压腔室依次可拆卸连通；所述液体燃料集液腔室设置有左右延伸的锥形通孔，所述锥形通孔连通所述液体燃料集液腔室与所述反压腔室；所述锥形通孔左侧内径大于右侧内径；直流-离心双组元喷嘴过盈配合安装于所述锥形通孔中，直流-离心双组元喷嘴的内腔连通所述气体氧化剂腔室和所述反压腔室，直流-离心双组元喷嘴的螺旋槽连通所述液体燃料集液腔室和所述反压腔室。

进一步，直流-离心双组元喷嘴的试验工装还包括第一测压机构和第二测压机构；所述第一测压机构设置于所述锥形通孔的内壁，所述第二测压机构设置于所述反压腔室的内壁。该技术方案的技术效果在于：第一测压机构用于测量液体推进剂在螺旋槽出口处的压力，第二测压机构用于测量液体推进剂和气体推进剂混合物质在反压腔室中的压力，进而准确获得直流-离心双组元喷嘴在工作过程中的压降。

进一步，所述第一测压机构和所述第二测压机构包括压力传感器。该技术方案的技术效果在于：由于螺旋槽与锥形通孔内壁之间存在活动空间，而反压腔室内壁上也同样可设置薄片的压力传感器，故压力传感器可直接固定安装于侧壁中，以迅速获得两个位置的压力值。

进一步，所述第一测压机构和所述第二测压机构均包括测压通孔和压力传感器；所述锥形通孔与所述测压通孔连通，所述压力传感器通过所述测压通孔能够测量所述锥形通孔内的压力；所述反压腔室与所述测压通孔连通，所述压力传感器通过所述测压通孔能够测量所述反压腔室内的压力。该技术方案的技术效果在于：为了获得更宽裕的安装空间和测量空间，在锥形通孔与反压腔室的侧壁上均设置测压通孔，而在测压通孔末端设置压力测量器，也同样可迅速获得两个位置处的压力值。

进一步，所述第一测压机构的数量为多个，多个所述第一测压机构沿所述锥形通孔的周向均匀分布；所述第二测压机构的数量为多个，多个所述第二测压机构沿所述反压腔室的周向均匀分布。该技术方案的技术效果在于：周向均匀分布于锥形通孔侧壁的第一测压机构，周向均匀分布于反压腔室侧壁的第二测压机构，利于观察直流-离心双组元喷嘴的雾化效果。