[发明专利]高温空气生成系统、预冷组合发动机地面试验装置及方法

权利要求书

1.一种高温空气生成系统，其特征在于，包括高压常温空气供应单元(1)、一氧化碳供应单元(2)、液氧供应单元(3)、换热器(4)、燃气发生单元、一氧化碳燃烧加热器(7)、掺混器(8)和喷管(9)；

所述换热器(4)的空气进口Ⅰ(41)与高压常温空气供应单元(1)连通，燃气发生单元与换热器(4)相连，燃气发生单元产生高温燃气，高温燃气进入换热器(4)，在换热器(4)内对进入的高压常温空气进行换热，换热器(4)的出口Ⅰ(42)产生高温纯净空气并与一氧化碳燃烧加热器(7)的空气进口Ⅱ(71)连通；

所述一氧化碳燃烧加热器(7)的液氧进口(72)与液氧供应单元(3)连通，一氧化碳燃烧加热器(7)的一氧化碳进口(73)与一氧化碳供应单元(2)连通，一氧化碳燃烧加热器(7)的出口Ⅱ(74)通过掺混器(8)与喷管(9)连通，且掺混器(8)的空气进口Ⅲ(81)与所述高压常温空气供应单元(1)连通；

所述喷管(9)用于对一氧化碳燃烧加热器(7)生成的不含水高温气体加速至超音速状态，以模拟发动机来流速度参数。

2.根据权利要求1所述高温空气生成系统，其特征在于：所述燃气发生单元包括燃气发生器(5)和酒精供应单元(6)；

所述燃气发生器(5)上设置有空气进口Ⅳ(51)、酒精进口(52)、高温燃气出口(53)，空气进口Ⅳ(51)与高压常温空气供应单元(1)连通，酒精进口(52)与酒精供应单元(6)连通，高温燃气出口(53)与换热器(4)的换热气进口(43)连通，换热器(4)的换热气出口(44)与大气连通。

3.根据权利要求2所述高温空气生成系统，其特征在于：所述换热器(4)的换热气出口(44)通过消音塔(13)与大气连通。

4.一种预冷组合发动机地面试验装置，其特征在于：包括依次连通的高温空气生成系统、真空试验舱(10)和真空排气系统，真空试验舱(10)内用于放置预冷组合发动机；

所述高温空气生成系统包括高压常温空气供应单元(1)、一氧化碳供应单元(2)、液氧供应单元(3)、换热器(4)、燃气发生单元、一氧化碳燃烧加热器(7)、掺混器(8)和喷管(9)；

所述换热器(4)的空气进口Ⅰ(41)与高压常温空气供应单元(1)连通，燃气发生单元产生高温燃气，高温燃气进入换热器(4)，在换热器(4)内对进入的高压常温空气进行换热，换热器(4)的出口Ⅰ(42)产生高温纯净空气且与一氧化碳燃烧加热器(7)的空气进口Ⅱ(71)连通；

所述一氧化碳燃烧加热器(7)的液氧进口(72)与液氧供应单元(3)连通，一氧化碳燃烧加热器(7)的一氧化碳进口(73)与一氧化碳供应单元(2)连通，一氧化碳燃烧加热器(7)的出口Ⅱ(74)通过掺混器(8)与喷管(9)连通，且掺混器(8)的空气进口Ⅲ(81)与所述高压常温空气供应单元(1)连通；

所述喷管(9)的出口Ⅲ(91)与真空试验舱(10)连通。

5.根据权利要求4所述预冷组合发动机地面试验装置，其特征在于：所述真空排气系统包括扩压器(11)、引射器(12)和消音塔(13)；

所述扩压器(11)的进口端与真空试验舱(10)连通，扩压器(11)的出口端通过所述引射器(12)与消音塔(13)的进口端连通，消音塔(13)的出口端与大气连通。

6.根据权利要求5所述预冷组合发动机地面试验装置，其特征在于：所述燃气发生单元包括燃气发生器(5)和酒精供应单元(6)；

所述燃气发生器(5)上设置有空气进口Ⅳ(51)、酒精进口(52)、高温燃气出口(53)，空气进口Ⅳ(51)与高压常温空气供应单元(1)连通，酒精进口(52)与酒精供应单元(6)连通，高温燃气出口(53)与换热器(4)的换热气进口(43)连通，换热器(4)的换热气出口(44)与消音塔(13)的进口端连通。

7.一种基于权利要求4所述预冷组合发动机地面试验装置的预冷组合发动机地面试验方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)使高压常温空气进入换热器(4)，与燃气发生单元产生的高温燃气进行换热，产生高温纯净空气；

2)判断高温纯净空气的温度是否满足预冷组合发动机试验要求；若是，执行步骤3)和步骤5)；若否，执行步骤3)至5)；

3)使高温纯净空气进入一氧化碳燃烧加热器(7)；

4)开启一氧化碳燃烧加热器(7)，并通过一氧化碳供应单元(2)和液氧供应单元(3)向一氧化碳燃烧加热器(7)中通入一氧化碳、液氧，一氧化碳燃烧加热器(7)将高温纯净空气加热至试验要求温度；

5)使一氧化碳燃烧加热器(7)输出的试验气体依次经掺混器(8)和喷管(9)进入真空试验舱(10)内，真空试验舱(10)内的预冷组合发动机进行地面模拟试验，试验过程中产生的气体经真空排气系统排至大气中。