[发明专利]一种用于火箭发动机高空模拟试验的装置及方法

说明书

本公开提供了一种用于火箭发动机高空模拟试验的装置及方法，涉及火箭发动机地面模拟高空试验领域，能够提高高空模拟试验时火焰降温效率。装置包括快速冷却器、喷水冷凝器、地面试验台和抽真空系统，快速冷却器与火箭发动机的喷管连通，快速冷却器包括冰冷却模块，冰冷却模块的材料为冰；冰冷却模块设有冷却通道，喷水冷凝器与快速冷却器连通，100±20℃的气流进入喷水冷凝器降温，地面试验台安装有火箭发动机，地面试验台与快速冷却器和喷水冷凝器连通；抽真空系统与地面试验台、快速冷却器和喷水冷凝器连通。本公开的方法基于上述的装置。本公开使用快速冷却器的碱性冰介质将火焰迅速降温至100℃左右，缩短高空模拟试验时火焰降温时间。

技术领域

本公开涉及火箭发动机地面模拟高空试验领域，尤其涉及一种用于火箭发动机高空模拟试验的装置及方法。

背景技术

火箭发动机的高空模拟试验是火箭发动机必须进行的一项地面试验，高空模拟试验是在地面试验设备中创造一个近似高空条件的环境，使火箭发动机在这个环境里工作，进行其性能、可靠性及工作寿命等各种试验。

火箭发动机的推力随着高度的升高不断增大，直到在真空环境中达到最大推力，真空环境下火箭发动机的环境压强非常低，在地面高空模拟试验时须建立相应高度下的低压真空环境才能真实模拟火箭发动机的高空特性。

现有技术中，在进行火箭发动机高空模拟试验时，为了保护相关试验设备，常常采用注水冷却的方式对火箭发动机的火焰进行降温处理。然而，对火焰进行注水降温效率是极低的。

为了在高温模拟高空模拟试验时缩短火焰降温时间，急需提供一种用于火箭发动机高空模拟试验的装置及方法，实现火焰迅速冷却。

发明内容

本发明的实施例提供一种用于火箭发动机高空模拟试验的装置及方法，使用快速冷却器的碱性冰介质将火箭发动机喷管排出的3000℃左右火焰迅速降温至100℃左右，缩短高空模拟试验时火焰降温时间。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一方面，提供一种用于火箭发动机高空模拟试验的装置，包括：

快速冷却器，所述快速冷却器与火箭发动机的喷管连通，所述快速冷却器包括冰冷却模块，所述冰冷却模块的材料为冰；所述冰冷却模块设有冷却通道，所述火箭发动机产生的火焰从喷管喷出、流经冷却通道途中实时接触冷却通道周围的冰，火焰流过冷却通道降温成100±20℃的气流；

喷水冷凝器，所述喷水冷凝器与所述快速冷却器连通，100±20℃的气流进入所述喷水冷凝器降温，经所述喷水冷凝器降温的气流排放到装置外侧；

地面试验台，所述地面试验台安装有火箭发动机，所述地面试验台与所述快速冷却器和所述喷水冷凝器连通；

抽真空系统，所述抽真空系统与所述地面试验台、所述快速冷却器和所述喷水冷凝器连通；所述地面试验台、所述快速冷却器和所述喷水冷凝器均处于相应高空的真空状态。

在一些实施例中，还包括：

增压模块，所述增压模块安装在所述快速冷凝器和所述喷水冷凝器之间，气流流过所述增压模块增加压力后进入所述喷水冷凝器降温。

在一些实施例中，所述抽真空系统包括：至少一组抽真空模块，每组抽真空模块包括第一级至第N级真空泵，N≥2；

第一级至第N级真空泵依次串接；

不同组抽真空模块并联设置；

所有抽真空模块均与所述快速冷却器、所述地面试验台和所述喷水冷凝器连通，每个抽真空模块均能够对所述快速冷却器、所述地面试验台和所述喷水冷凝器抽真空。

在一些实施例中，还包括：

干燥模块，所述干燥模块用于干燥所述喷水冷凝器流出气体，所述干燥模块包括干燥剂，所述干燥模块安装在所述喷水冷凝器和所述抽真空系统之间；所述抽真空系统工作使得干燥模块也处于相应高空的真空状态。