[实用新型]一种用于稀薄气体动力学试验的自由分子流生成装置

说明书

本实用新型公开了一种用于稀薄气体动力学试验的自由分子流生成装置。该生成装置包括顺序排列的加热电离室、第一分离室、离子通道、离子电场加速室、离子中和室、第二分离室、自由分子流通道和试验舱；第一分离室分为二个支路并连接第一电子接收器，一个支路为离子通道，另一个支路为第一抽吸段；第二分离室也分为二个支路并连接第二电子接收器，一个支路为自由分子流通道，另一个支路为第二抽吸段；第一抽吸段连通试验舱上部，自由分子流通道连通试验舱的试验区，第二抽吸段连通试验舱下部；试验舱内对称安装有低温泵，试验舱外安装有分子泵机组；加热电离室与进气口连通。该生成装置生成的自由分子流能够真实模拟极度稀薄气体环境，结构简单、可靠。

技术领域

本实用新型属于稀薄气体动力学试验技术领域，具体涉及一种用于稀薄气体动力学试验的自由分子流生成装置。

背景技术

自由分子流生成装置主要模拟高空120公里以上极度稀薄气体环境的高速试验气流，用于卫星、飞船等以第一宇宙速度甚至更高速飞行时的稀薄气体动力学试验。目前，采用高温气体通过拉瓦尔喷管高速膨胀形成稀薄的试验气流，由于稀薄条件下喷管边界层很厚，膨胀的气流难以形成真正的自由分子流，并且高速膨胀的气体分子难以达到第一宇宙速度的分子能量，与实际飞行模拟存在较大的差别。

当前，亟需发展一种用于稀薄气体动力学试验的自由分子流生成装置。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种用于稀薄气体动力学试验的自由分子流生成装置。

本实用新型的用于稀薄气体动力学试验的自由分子流生成装置，其特点是：所述的生成装置包括沿自由分子流流动方向顺序排列的加热电离室、第一分离室、离子通道、离子电场加速室、离子中和室、第二分离室、自由分子流通道和试验舱；第一分离室分为二个支路，一个支路通向离子通道，另一个支路通向第一抽吸段，第一分离室还连接有第一电子接收器；第二分离室也分为二个支路，一个支路通向自由分子流通道，另一个支路通向第二抽吸段，第二分离室还连接有第二电子接收器；第一抽吸段与试验舱的上部连通，自由分子流通道与位于试验舱轴线的试验区连通，第二抽吸段与试验舱的下部连通；试验舱内的上部和下部对称安装有低温泵，试验舱外安装有分子泵机组；加热电离室与进气口连通。

进一步地，所述的进气口外接惰性气体气源、二氧化碳气源、氮气气源或空气气源。

进一步地，所述的进气口安装有调节阀和截止阀。

进一步地，所述的加热电离室的温度范围为室温～1000K。

进一步地，所述的第一分离室、第二分离室和自由分子流通道上均安装有压力传感器和温度传感器。

进一步地，所述的分子泵机组包括固定在试验舱上的分子泵，以及通过管道连通的外置的前级真空机组。

进一步地，所述的低温泵为内装式低温泵，分为二层，内层低温泵面向试验区，运行介质为液氮；外层低温泵紧贴试验舱内壁面，运行介质为液氦。

本实用新型的用于稀薄气体动力学试验的自由分子流生成装置的自由分子流生成过程如下：打开进气口的截止阀，使用调节阀控制从气源流入进气口的气体，气体在加热电离室的作用下生成离子、电子和未电离的气体分子后进入第一分离室，离子进入离子通道，电子被第一电子接收器接收，未电离的分子依次进入第一抽吸段、试验舱上部回收。离子通道内的离子经离子电场加速室加速，离子中和室中和后进入第二分离室，第二分离室内包括气体分子、未中和的电子和未中和的离子，气体分子经自由分子流通道进入试验舱的试验区，未中和的电子被第二电子接收器接收，未中和的离子依次进入第二抽吸段、试验舱下部回收。

本实用新型的用于稀薄气体动力学试验的自由分子流生成装置生成的自由分子流能够真实模拟极度稀薄气体环境，生成装置结构简单、可靠。

附图说明