[发明专利]一种固定位置变压力的燃料喷注系统

说明书

本发明涉及一种固定位置变压力的燃料喷注系统，属于燃料喷注系统领域。本发明由高压乙烯气源、减压器、电磁阀、单向阀、音速喷嘴、三通、连接管路、压力传感器、流量计、控制器和测控电脑组成。以上部分组成输运和测控两大系统，实现在发动机工作过程中动态调节燃料喷注压力，从而调节全局当量比的功能。解决了在超燃冲压发动机燃烧室进行位置固定，压力可调的燃料喷注问题，具有响应快、系统简单、成本低、安全性好、工作稳定等优点。

技术领域

本发明涉及一种针对小流量气态燃料的喷注系统，特别是一种针对小流量气态燃料的压力动态变化喷注系统。

背景技术

吸气式超燃冲压发动机无需携带氧化剂，在消耗燃料相同的情况下相较于传统发动机能够实现更高的推力性能，因此逐渐成为高超声速动力系统的最佳方案。吸气式超燃冲压发动机进气道存在入口参数在极短时间内的剧烈变化，并且全局当量比也需要根据弹道状态实时做出调整。发动机工况转换阶段反应流场表现出明显的非定常特征，尤其在宽马赫数、飞行高度范围内保持火焰稳定十分困难，极有可能出现燃烧振荡或熄火。因此，工况转换是实现发动机动力调节的关键，而开展流场再建立阶段湍流火焰的动态响应特性研究至关重要。

为了模拟发动机全局当量比的动态转换过程，需要设计一种固定喷注位置、易于在试验中调节喷注压力的方案，将额定压力和流量的燃料喷注到发动机凹腔燃烧室。

现有燃料供应系统主要分为泵压式和挤压式两类。通常情况下挤压式喷注方案适合于氢气、乙烯等气态燃料。其通过减压器由高压气瓶直接进行喷注，具有结构简单、成本低等优点。但是挤压式喷注器在工作过程中一般需要压力维持恒定，且由于缺乏流量调节装置，在试验过程中动态调节相对比较困难。泵压式喷注装置通过离心泵抽吸燃料，可以实时调节流量大小，实现流量的动态切换，且响应速度快。但难以供应氢气、乙烯等气态燃料，且对流量的最低值有要求，通常在小流量情况下精度很低，工作极其不稳定，电机泵的成本又比较高，需要专门的控制器来驱动。

发明内容

有鉴于此，本发明设计了一种专门针对小流量气态燃料的压力调节系统，通过电磁阀、减压器和单向阀等设备模拟燃烧室喷前压力的动态变化，为研究发动机工况转换过程奠定条件。本发明解决了在发动机燃烧室进行位置固定，压力可调的燃料喷注问题

本发明所采用的技术方案是：

一种固定位置变压力的燃料喷注系统，所述系统由输运系统和测控系统两大部分组成；输运系统由高压乙烯气源、减压器、电磁阀、单向阀、音速喷嘴、三通和连接管路组成；测控系统由压力传感器、流量计、控制器和测控电脑组成。

在输运系统中，设置两路乙烯燃料供应管路，每路供应管路以装有乙烯燃料的高压气瓶作为气源，在高压气瓶下游分别设置减压器、电磁阀和单向阀，气瓶、减压器、电磁阀和单向阀之间以管路相连；两路供应管路之间通过三通相连，最后经由音速喷嘴喷注到凹腔燃烧室内。

所述测控系统分为测量和控制两部分，安装在在三通与音速喷嘴之间的压力传感器和流量计组成测量部分，实时监测乙烯气流的喷前压力和流量；安装在电磁阀上的控制装置为控制部分，两部分均与控制器连接并集成至测控电脑。

本发明的有益效果是：

(1)可实现气体燃料射流的喷前压力随时间动态变化，基于此可以在试验过程中实时调节发动机的全局当量比；

(2)喷注装置由两个电磁阀、减压器、单向阀以及乙烯气瓶组成，通过阀门的开/关控制乙烯射流喷注的动态切换，具有响应快、系统简单、成本低等优势；

(3)在气源与三通之间安装了单向阀，能有效避免下游高压对减压器的影响，有效保证实验的安全性；

(4)气体燃料流量大小由节流面积控制，因此可以实现小流量的气体喷注。

附图说明

图1是喷注系统装置示意图；