一种火箭冲压组合发动机主动冷却试验装置及试验方法
本发明公开了一种火箭冲压组合发动机主动冷却试验装置及试验方法，装置包括模拟火箭冲压组合发动机，其包括依次串联的加热器、几何喉道、燃烧室、等直段和凹腔段；酒精输送管路、氧气输送管路和空气输送管路分别连通至加热器；氮气输送管路包括氮气吹除管路和氮气启动管路，氮气吹除管路连通至加热器，氮气启动管路经气动开关阀连通至加热器；煤油输送管路为两个煤油支路，一路为与燃烧室连通的液态煤油喷注管路，另一路为与凹腔段连通的超临界冷却煤油管路；控制系统用于接收燃烧室、等直段和凹腔段外壁的温度数据和压力数据，以分析模拟火箭冲压组合发动机的冷却效果。其解决了现有缺少用于研究RBCC发动机再生冷却试验装置的问题。
发明专利
CN202311460477.3
2023-11-06
CN117536738A
2024-02-09
F02K9/96(2006.01)
西北工业大学
秦飞;徐震;景婷婷;孙星;赵征;刘杰
710072 陕西省西安市友谊西路127号
西安维赛恩专利代理事务所(普通合伙)
刘春
陕西;61
1.一种火箭冲压组合发动机主动冷却试验装置，其特征在于，包括： 一模拟火箭冲压组合发动机，包括依次串联且可拆卸连接的加热器(16)、几何喉道(17)、燃烧室(18)、等直段(19)和凹腔段(20)； 一酒精输送管路、一氧气输送管路和一空气输送管路，并列设置、且分别连通至所述加热器(16)；所述酒精输送管路上设置有气动开关阀(11)； 氮气输送管路，包括并列设置的氮气吹除管路(7)和氮气启动管路(8)，所述氮气吹除管路(7)连通至所述加热器(16)，所述氮气启动管路(8)经所述气动开关阀(11)连通至所述加热器(16)； 煤油输送管路，为并列设置的两个煤油支路，一路为与所述燃烧室(18)连通的液态煤油喷注管路(10)，另一路为与所述凹腔段(20)连通的超临界冷却煤油管路(9)；两个所述煤油支路上均设置有用于调节煤油的喷注流量的流量泵(15)； 一测量系统，包括多个温度传感器(13)和多个压力传感器(14)，所述温度传感器(13)和所述压力传感器(14)分布于所述燃烧室(18)、所述等直段(19)和所述凹腔段(20)的外壁；所述压力传感器(14)还位于空气输送管路和氧气输送管路上； 一控制系统，用于接收所述燃烧室(18)、所述等直段(19)和所述凹腔段(20)外壁的温度数据和压力数据，以分析所述模拟火箭冲压组合发动机的冷却效果。 2.如权利要求1所述的一种火箭冲压组合发动机主动冷却试验装置，其特征在于，所述燃烧室(18)顶部设有上壁喷口(25)，底部设置有下壁喷口(26)，所述下壁喷口(26)相较于所述上壁喷口(25)更靠近所述几何喉道(17)；所述液态煤油喷注管路(10)的出口分别连通至所述上壁喷口(25)和所述下壁喷口(26)。 3.如权利要求1或2所述的一种火箭冲压组合发动机主动冷却试验装置，其特征在于，所述氧气输送管路和所述空气输送管路上、沿向所述加热器(16)输送方向上依次连通设置有减压阀(12)、开关阀(24)和可拆卸的孔板(22)；所述酒精输送管路上、位于所述气动开关阀(11)和所述加热器(16)之间连通设置有可拆卸的孔板(22)；其中，孔板(22)为一具有圆柱通道的中空结构。 4.如权利要求3所述的一种火箭冲压组合发动机主动冷却试验装置，其特征在于，所述燃烧室(18)内设置有凹腔。 5.如权利要求1或2所述的一种火箭冲压组合发动机主动冷却试验装置，其特征在于，还包括一冷却水输出管路，其一端连通至所述等直段(19)，另一端通过冷凝器(23)连通至废水箱(4)。 6.如权利要求1或2所述的一种火箭冲压组合发动机主动冷却试验装置，其特征在于，所述氮气输送管路、所述酒精输送管路、所述煤油输送管路、所述氧气输送管路和所述空气输送管路五条管路各自的输入端分别对应连通至氮气瓶(1)、酒精瓶(2)、煤油瓶(3)、氧气瓶(5)和空气瓶(6)。 7.一种火箭冲压组合发动机主动冷却试验方法，其特征在于，基于如权利要求1-6中任意一项所述的一种火箭冲压组合发动机主动冷却试验装置，包括以下内容： S1、开启氮气吹除管路(7)，吹除所述模拟火箭冲压组合发动机内的杂质； S2、开启超临界冷却煤油管路(9)对所述模拟火箭冲压组合发动机的等直段(19)与凹腔段(20)进行预冷； S3、开启空气输送管路、氧气输送管路以及酒精输送管路向所述加热器(16)内通入空气、氧气和酒精，开启液态煤油喷注管路(10)向所述燃烧室(18)内喷注煤油，再通过所述加热器(16)点火使煤油在燃烧室(18)中燃烧。； S4、通过各个所述温度传感器(13)和各个所述压力传感器(14)收集所述模拟火箭冲压组合发动机壁面温度和压力数据，并发送至所述控制系统进行冷却效果分析。 8.如权利要求7所述的一种火箭冲压组合发动机主动冷却试验方法，其特征在于，所述S3中，所述液态煤油喷注管路(10)具有三种壁喷形式： 单独向所述上壁喷口(25)进行壁喷、单独向所述下壁喷口(26)进行壁喷、或同时向所述上壁喷口(25)和所述下壁喷口(26)进行壁喷。 9.如权利要求7或8所述的一种火箭冲压组合发动机主动冷却试验方法，其特征在于，控制氮气启动管路(8)的开断，从而通过所述气动开关阀(11)来控制所述酒精输送管路的开断。 10.如权利要求7或8所述的一种火箭冲压组合发动机主动冷却试验方法，其特征在于，通过调节所述流量泵(15)来调控所述煤油输送管路中的煤油流量。