[发明专利]内嵌火箭冲压发动机冷流实验系统

说明书

本发明涉及一种内嵌火箭冲压发动机冷流实验装置，属于内嵌火箭冲压发动机声场测试领域。实验系统主要由供气部分、气路部分、数据采集部分和工作部分组成。其中工作部分，即缩比样机是整个实验系统的最重要的装置，包括：压板、金属板、盖板、底板、玻璃板、内嵌火箭、内嵌火箭平垫片、内嵌板平垫片、底板平垫片、六角螺栓和螺母。本发明通过改变通入内嵌火箭内部的气流压力、内嵌火箭扩张比大小以及内嵌火箭出口形状，来模拟不同条件对主燃烧室流场的影响。弥补内嵌火箭冲压发动机冷流缩比实验测试装置的空缺。该装置通过对全尺寸发动机模型进行二维简化缩比，从而达到简易、方便、易测试的目的，并对全尺寸发动机探索有一定的前驱指导。

技术领域

本发明涉及一种内嵌火箭冲压发动机冷流实验装置，属于内嵌火箭冲压发动机声场测试领域。

背景技术

冲压发动机具有比冲高、推重比高的优点。但冲压发动机易受工作环境的影响，在高空飞行时容易熄火。为了弥补冲压发动机的这个缺点，引入内嵌火箭发动机作为其补充热源，使其兼具冲压发动机比冲高、推重比高与火箭发动机不受工作环境影响的优点。内嵌火箭冲压发动机作为新型组合发动机，兼顾火箭发动机与冲压发动机的优点，但由于引入内嵌火箭，燃烧室内形成两股气流掺混，组合发动机气流掺混流场复杂，容易形成发动机内部的不稳定燃烧，导致发动机内部压强不稳定。对内嵌火箭冲压发动机的研究现有技术集中在仿真分析，而后跨度到实际应用，缺少实验部分，容易导致实际应用过程中出现不安全现象，造成资源浪费。

冷流实验主要在常温下开展，研究对象主要为流场分布，冷流实验可以为之后的热流实验提供理论依据。同时，冷流实验快捷方便，且不受环境因素影响，在实际研发中可以有效帮助完成开发与认证试验，从而缩短研发周期，在各式喷管、发动机乃至排气系统领域的研究中都有较为广泛的应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种内嵌火箭冲压发动机冷流实验装置，该装置有利于开展内嵌火箭冲压发动机的实验研究，给内嵌火箭冲压发动机燃烧室声场特性提供除了理论仿真之外的实验数据测试，弥补这一类发动机实验测试装置的空缺。该装置通过对全尺寸发动机模型进行二维简化缩比，从而达到简易、方便、易测试的目的，并对全尺寸发动机探索有一定的前驱指导。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

本发明公开的一种内嵌火箭冲压发动机冷流实验系统,所述实验系统主要由供气及气路系统、数据采集系统和缩比样机实验装置组成。

供气及气路系统主要包括供气部分和气路部分。供气部分由高压气瓶组成，作为整个实验系统的气源，为冷流实验测试装置提供初始条件参数；气路部分由高压管路和电磁阀组成，电磁阀位于供气部分和缩比样机实验装置之间，用于控制进入实验装置的气流供给；

数据采集系统包括压力数据采集和流场可视化设备。其中压力数据采集包括压力传感器和多功能动态信号采集仪，主要采集所需位置的实时压力。流场可视化设备包括纹影仪和高速相机，用于气流观测；

缩比样机实验装置主要包括盖板、底板、内嵌火箭三个大部分。内嵌火箭安装于底板相应位置，利用盖板与底板相压密封模拟内嵌火箭冲压发动机。

所述盖板中心部分开有第一通槽，可镶嵌内嵌金属板或者内嵌透明板。内嵌金属板与整个实验装置材料一致，安有测压孔，可进行压力数据采集；内嵌透明板为透明材料，便于可视，可直观观测燃烧室内气流变化。

所述底板上开有凹槽，其形状与冲压发动机外轮廓一致。在所述凹槽处开设第二通槽；所述第二通槽的位置与第一通槽相对应，可安装内嵌透明板，与第一通槽处的内嵌透明板共同作用，便于燃烧室可视化观测；还需在所述凹槽处开设内嵌火箭槽，所述内嵌火箭槽的形状与内嵌火箭外轮廓形状相同，开设位置位于内嵌火箭冲压发动机中内嵌火箭的相应位置，便于固定内嵌火箭；所述内嵌火箭槽处开设通气孔，用于内嵌火箭进气。

可通过改变通入内嵌火箭内部的气流压力和改变内嵌火箭喷管喉部的大小，来模拟不同射流条件对主燃烧室流场的影响。