一種組合式多功能燃燒裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種適用于液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)高壓大熱流推力室性能研究的可實(shí)現(xiàn)燃燒效率、熱流分布和聲學(xué)特性等多功能測(cè)量的分段串聯(lián)組合式燃燒裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前我國(guó)尚不具備大推力液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)推力室高壓擠壓熱試車(chē)的條件，因此為優(yōu)化推力室設(shè)計(jì)，提高燃燒性能，只能通過(guò)單噴嘴或縮比噴注器熱試車(chē)的方式來(lái)進(jìn)行模擬研究。近年來(lái)國(guó)內(nèi)外的研究結(jié)果表明，包括氧化劑噴嘴縮進(jìn)、出口直徑、出口管壁厚、燃料噴嘴環(huán)形間隙和單噴嘴流量等諸多噴注器結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)參數(shù)以及燃燒室長(zhǎng)度、型面等諸多燃燒室結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)參數(shù)都對(duì)燃燒效率、熱流分布和聲學(xué)特性有較大的影響。傳統(tǒng)的縮比熱試驗(yàn)通常采用噴注器和燃燒室串聯(lián)的兩段式試驗(yàn)件結(jié)構(gòu)，每次試驗(yàn)只能對(duì)其中一個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行考核。要得到上述每種參數(shù)的影響規(guī)律，需要設(shè)計(jì)數(shù)十種方案的試驗(yàn)件，進(jìn)行數(shù)十次熱試驗(yàn)考核，則試驗(yàn)次數(shù)及成本、周期需求太多。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是:克服現(xiàn)有縮比試驗(yàn)用燃燒裝置設(shè)計(jì)和試驗(yàn)技術(shù)的不足，提供一種適用于液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)高壓大熱流推力室性能研究的，可實(shí)現(xiàn)燃燒效率、熱流分布和聲學(xué)特性等多功能測(cè)量的分段串聯(lián)組合式多功能燃燒裝置，實(shí)現(xiàn)一套試驗(yàn)件盡可能多的獲取關(guān)鍵設(shè)計(jì)信息，一次熱試驗(yàn)考核多種噴注器方案的目的。
[0004]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案如下:一種燃燒試驗(yàn)件，該燃燒試驗(yàn)件包括依次連接的噴注器、安裝段、1#圓柱段、2#圓柱段和噴管段；在噴注器的一端設(shè)有氧化劑進(jìn)口，在噴注器上與氧化劑進(jìn)口垂直方向設(shè)有燃料進(jìn)口 ；在1#圓柱段上設(shè)有冷卻劑出口和1#圓柱段冷卻劑入口 ；在2#圓柱段上設(shè)有2#圓柱段冷卻劑入口和2#圓柱段冷卻劑出口 ；在噴管段上設(shè)有冷卻劑入口、噴管段冷卻劑出口 ；工作過(guò)程中，氧化劑由氧化劑進(jìn)口進(jìn)入；燃料由燃料進(jìn)口進(jìn)入；冷卻劑由冷卻劑入口流入，由冷卻劑出口流出；所述的1#圓柱段、2#圓柱段和噴管段的冷卻劑流路通過(guò)金屬軟管實(shí)現(xiàn)串聯(lián)，冷卻劑采用逆流方式，從噴管段大端的冷卻劑入口進(jìn)入，依次流過(guò)噴管段和兩個(gè)圓柱段后，最終由冷卻劑出口排出，即流經(jīng)順序?yàn)槔鋮s劑入口、噴管段冷卻劑出口、2#圓柱段冷卻劑入口、2#圓柱段冷卻劑出口、1#圓柱段冷卻劑入口、冷卻劑出口。
[0005]如上所述的一種燃燒試驗(yàn)件，其在所述的冷卻劑出口設(shè)置1#圓柱段冷卻劑出口溫度測(cè)點(diǎn)，在2#圓柱段冷卻劑出口設(shè)置2#圓柱段冷卻劑出口溫度測(cè)點(diǎn)，在噴管段冷卻劑出口設(shè)置噴管段冷卻劑出口溫度測(cè)點(diǎn)。
[0006]如上所述的一種燃燒試驗(yàn)件，其在所述的1#圓柱段的燃燒室壁上設(shè)置3#燃?xì)鈮毫y(cè)點(diǎn)，在所述的2#圓柱段的燃燒室壁上設(shè)置2#燃?xì)鈮毫y(cè)點(diǎn)，在所述的噴管段的燃燒室壁上設(shè)置1#燃?xì)鈮毫y(cè)點(diǎn)。
[0007]如上所述的一種燃燒試驗(yàn)件，其特征在于:所述的噴注器、安裝段、1#圓柱段、2#圓柱段和噴管段之間通過(guò)螺栓連接。
[0008]本發(fā)明所述的一種組合式多功能燃燒裝置，其包括并聯(lián)設(shè)置的若干個(gè)燃燒試驗(yàn)件以及推進(jìn)劑供應(yīng)系統(tǒng)；所述的推進(jìn)劑供應(yīng)系統(tǒng)包括氧化劑貯箱，氧化劑貯箱通過(guò)管路與若干個(gè)燃燒試驗(yàn)件的氧化劑進(jìn)口分別連接；在氧化劑貯箱與每個(gè)燃燒試驗(yàn)件的氧化劑進(jìn)口連接的管路上均設(shè)置氧化劑流量調(diào)節(jié)元件；所述的推進(jìn)劑供應(yīng)系統(tǒng)還包括燃料貯箱，燃料貯箱通過(guò)管路與若干個(gè)燃燒試驗(yàn)件的燃料進(jìn)口分別連接；在燃料貯箱與每個(gè)燃燒試驗(yàn)件的燃料進(jìn)口連接的管路上均設(shè)置燃料流量調(diào)節(jié)元件；每個(gè)燃燒試驗(yàn)件均配置一個(gè)點(diǎn)火器；每個(gè)點(diǎn)火器分別通過(guò)管路連接點(diǎn)火燃料氣瓶和點(diǎn)火氧化劑氣瓶；每個(gè)燃燒試驗(yàn)件的冷卻劑入口通過(guò)管路連接冷卻劑箱。
[0009]如上所述的一種組合式多功能燃燒裝置，其所述的每個(gè)點(diǎn)火器與點(diǎn)火燃料氣瓶連接的管路上設(shè)有燃料控制閥。
[0010]如上所述的一種組合式多功能燃燒裝置，其所述的每個(gè)點(diǎn)火器與點(diǎn)火氧化劑氣瓶連接的管路上設(shè)有點(diǎn)火燃料控制閥。
[0011]如上所述的一種組合式多功能燃燒裝置，其所述的每個(gè)燃燒試驗(yàn)件的冷卻劑入口與冷卻劑箱連接的管路上設(shè)有冷卻劑控制閥。
[0012]如上所述的一種組合式多功能燃燒裝置，其所述的每一路燃燒試驗(yàn)件上都設(shè)置冷卻劑流量調(diào)節(jié)元件。
[0013]本發(fā)明的效果在于:本發(fā)明通過(guò)試驗(yàn)件的串聯(lián)式組合設(shè)計(jì)和試驗(yàn)系統(tǒng)的并聯(lián)式配置，實(shí)現(xiàn)一套試驗(yàn)件盡可能多的獲取燃燒效率、熱流分布和聲學(xué)特性等關(guān)鍵設(shè)計(jì)信息，一次熱試驗(yàn)考核多種噴注器方案的目的，最終在最大化節(jié)省研制成本、縮短周期的前提下，充分研究各種設(shè)計(jì)參數(shù)的影響。本發(fā)明采用一種分段串聯(lián)組合式燃燒裝置的并聯(lián)式試驗(yàn)，可實(shí)現(xiàn)燃燒效率、熱流分布多功能測(cè)量；采用分段串聯(lián)組合式結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)燃燒室軸向長(zhǎng)度可調(diào)，通過(guò)調(diào)整模塊數(shù)量可以模擬不同燃燒室長(zhǎng)度下的燃燒效率；采用分段冷卻測(cè)量結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)燃燒室沿程不同截面熱流分布信息的采集；通過(guò)不同截面燃?xì)鈮毫Φ臏y(cè)量可以獲取燃燒室沿程不同截面的壓力分布及熱力損失信息；通過(guò)多個(gè)串聯(lián)模塊的并聯(lián)熱試驗(yàn)可最大可能地實(shí)現(xiàn)相同工況條件下不同噴注器方案的性能對(duì)比研究。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本發(fā)明所述的一種組合式多功能燃燒裝置示意圖。
[0015]圖2為本發(fā)明所述的燃燒試驗(yàn)件結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖中:1.氧化劑貯箱；2.燃料貯箱；3.點(diǎn)火燃料氣瓶；4.點(diǎn)火氧化劑氣瓶；5.冷卻劑箱；6.氧化劑控制閥；7.燃料控制閥；8.點(diǎn)火燃料控制閥；9.點(diǎn)火氧化劑控制閥；10.冷卻劑控制閥；11.氧化劑流量調(diào)節(jié)元件；12.燃料流量調(diào)節(jié)元件；13.冷卻劑流量調(diào)節(jié)元件；14.點(diǎn)火器；15.燃燒試驗(yàn)件；16.噴注器；17.安裝段；18.1#圓柱段；19.2#圓柱段；20.噴管段；21.冷卻劑入口 ；22.冷卻劑出口 ；23.噴管段冷卻劑出口 ；24.2#圓柱段冷卻劑入口 ；25.2#圓柱段冷卻劑出口 ；26.1#圓柱段冷卻劑入口 ；27.噴管段冷卻劑出口溫度測(cè)點(diǎn)；28.2#圓柱段冷卻劑出口溫度測(cè)點(diǎn)；29.1#圓柱段冷卻劑出口溫度測(cè)點(diǎn)；30.1#燃?xì)鈮毫y(cè)點(diǎn)；31.2#燃?xì)鈮毫y(cè)點(diǎn)；32.3#燃?xì)鈮毫y(cè)點(diǎn)；33.氧化劑進(jìn)口 ；34.燃料進(jìn)口。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明所述的一種組合式多功能燃燒裝置作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0018]如圖2所示，本發(fā)明所述的一種燃燒試驗(yàn)件，其包括依次連接的噴注器16、安裝段17、1#圓柱段18、2#圓柱段19和噴管段20 ;在噴注器16的一端設(shè)有氧化劑進(jìn)口 33，在噴注器16上與氧化劑進(jìn)口 33垂直方向設(shè)有燃料進(jìn)口 34 ;在1#圓柱段18上設(shè)有冷卻劑出口22和1#圓柱段冷卻劑入口 26 ;在2#圓柱段19上設(shè)有2#圓柱段冷卻劑入口 24和2#圓柱段冷卻劑出口 25 ;在噴管段20上設(shè)有冷卻劑入口 21、噴管段冷卻劑出口 23 ;
[0019]工作過(guò)程中，氧化劑由氧化劑進(jìn)口 33進(jìn)入；燃料由燃料進(jìn)口 34進(jìn)入；冷卻劑由冷卻劑入口 21流入，由冷卻劑出口 22流出；
[0020]所述的1#圓柱段18、2#圓柱段19和噴管段20的冷卻劑流路通過(guò)金屬軟管實(shí)現(xiàn)串聯(lián)，冷卻劑采用逆流方式，從噴管段20大端的冷卻劑入口 21進(jìn)入，依次流過(guò)噴管段和兩個(gè)圓柱段后，最終由冷卻劑出口 22排出，即流經(jīng)順序?yàn)槔鋮s劑入口 21、噴管段冷卻劑出口23,2#圓柱段冷卻劑入口 24、2#圓柱段冷卻劑出口 25、1#圓柱段冷卻劑入口 26、冷卻劑出P 22。
[0021]在所述的冷卻劑出口 22設(shè)置1#圓柱段冷卻劑出口溫度測(cè)點(diǎn)29，在2#圓柱段冷卻劑出口 25設(shè)置2#圓柱段冷卻劑出口溫度測(cè)點(diǎn)28，在噴管段冷卻劑出口 23設(shè)置噴管段冷卻劑出口溫度測(cè)點(diǎn)27。
[0022]在所述的1#圓柱段18的燃燒室壁上設(shè)置3#燃?xì)鈮毫y(cè)點(diǎn)32，在所述的2#圓柱段19的燃燒室壁上設(shè)置2#燃?xì)鈮毫y(cè)點(diǎn)31，在所述的噴管段20的燃燒室壁上設(shè)置1#燃?xì)鈮毫y(cè)