專利名稱：一種低成本簡易單元圓轉(zhuǎn)方塞式噴管試驗裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及航空航天發(fā)動機試驗技術(shù)領(lǐng)域，具體來說，是一種成本低廉、結(jié)構(gòu)簡單的單元圓轉(zhuǎn)方塞式噴管試驗裝置。
背景技術(shù)：
提高噴管效率，減輕噴管重量，是火箭發(fā)動機設(shè)計的主要目標。由于航空航天運載器在飛行過程中要經(jīng)歷不同的飛行高度，傳統(tǒng)鐘型噴管僅在設(shè)計高度才能獲得最佳的性能，高于或低于設(shè)計高度均會造成一定的性能損失，即欠膨脹損失或過膨脹損失。氣動塞式噴管由于其外側(cè)開放的流動結(jié)構(gòu)，使得燃氣單側(cè)與環(huán)境壓力相通，受環(huán)境反壓影響而自動調(diào)節(jié)膨脹狀態(tài)，燃氣在整個飛行高度上處于完全或接近完全膨脹的狀態(tài)，噴管的高度性能具有自動補償特性。國內(nèi)外研究表明，塞式噴管在設(shè)計點附近的性能與理想鐘型噴管相近， 而低空性能明顯優(yōu)于鐘型噴管，噴管效率最多可提高20% 30% ;面積比相同時塞式噴管長度遠比鐘型噴管短，重量可以減輕。塞式噴管的應(yīng)用前景極其廣泛，其高度補償特性使之尤其適用于要求噴管面積比變化范圍大或大面積比的高空工作環(huán)境。以塞式噴管發(fā)動機為基礎(chǔ)的可重復(fù)使用運載器可望作為一個通用的空間運輸工具用于許多重要的航天領(lǐng)域，如載人航天、空間站物資運輸、星際運輸、登月運輸、衛(wèi)星搭載等。塞式噴管發(fā)動機的研制過程需要經(jīng)歷大量的預(yù)先研究和分系統(tǒng)的實驗研究，通過理論分析、數(shù)值仿真和試驗驗證來掌握影響塞式噴管性能的關(guān)鍵因素，之后將多項分解技術(shù)綜合，進行多次全系統(tǒng)的地面和高空飛行演示驗證實驗。目前實驗研究的工作難度大、耗費高、試驗準備時間長、試驗件完成的實驗任務(wù)有限，特別是針對發(fā)動機熱流試驗，試驗件使用次數(shù)有限。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明提出一種成本低廉、結(jié)構(gòu)簡單，既可采用空氣進行冷流試驗，又可采用氣氫氣氧推進劑進行點火熱流試驗的單元圓轉(zhuǎn)方塞式噴管試驗裝置。一種低成本簡易單元圓轉(zhuǎn)方塞式噴管試驗裝置，包括點火器組件、噴注器組件、推力室組件、塞錐組件和支撐、推力測量支撐臺架組件與引射排氣筒。所述的噴注器組件包括噴注筒、噴注器蓋、噴注器上底和噴注器下底，氣氧管路接頭與氣氫管路接頭。其中，噴注筒上端固定錐形噴注器蓋，噴注筒內(nèi)部沿軸線方向固定有噴注器上底與噴注器下底；由此噴注器蓋與噴注器上底間形成噴注器的氧腔，噴注器上底與噴注器下底間形成噴注器的氫腔；噴注器蓋外側(cè)對稱固定連通氣氧管路接頭；噴注筒外部固定連通氣氫管路接頭。在噴注器氫腔內(nèi)設(shè)置有由氣氧直流噴嘴和氣氫直流噴嘴構(gòu)成的氫氧氣氣直流噴嘴，其中，氣氧直流噴嘴用來噴注氧腔中的氣氧，上端焊接固定在噴注器上底上，下端懸置，端面與噴注器下底底面齊平；氣氫直流噴嘴用來噴注氫腔中的氣氫，兩端分別固定安裝在噴注器上底與噴注器下底上，使氣氫直流噴嘴外側(cè)壁與氣氧直流噴嘴內(nèi)側(cè)壁間具有間隙，且沿氣氫直流噴嘴周向切線開有通孔。在所述的噴注器蓋、噴注器上底和噴注器下底的中心處均開有點火器固定孔A。所述的點火器組件包括由點火器內(nèi)管、點火器中管與點火器外管構(gòu)成的三層套管結(jié)構(gòu)以及點火器內(nèi)管固定帽、點火器中管固定帽。其中，點火器中管固定帽固定安裝在噴注器蓋上端面上，點火器內(nèi)管固定帽固定安裝在點火器中管固定帽上端，點火器中管固定帽與點火器內(nèi)管固定帽上開點火器固定孔B。所述點火器內(nèi)管、點火器中管與點火器外管的安裝方式為點火器外管穿入噴注器蓋、噴注器上底和噴注器下底上的點火器固定孔A，且點火器外管下端與噴注器下底上的點火器固定孔A周向固連，上端與噴注器蓋上的點火器固定孔A周向固連。點火器中管位于點火器外管內(nèi)部，點火器中管與點火器外管間存在一定間隙，形成氣氧輸送通道；點火器中管下端面與點火器外管下端面齊平，上端與點火器中管固定帽上的點火器固定孔B周向固連；且點火器中管固定帽內(nèi)側(cè)壁與點火器中管間具有空腔，形成點火器的氫腔，氫腔與氣氫輸送管道連通；點火器中管固定帽上開有氫氣供給孔；點火器內(nèi)管位于點火器中管內(nèi)部，點火器內(nèi)管與點火器中管間存在一定間隙；點火器內(nèi)管下端面與點火器外管下端面齊平，上端與點火器內(nèi)管固定帽上的點火器固定孔B周向固 連，由此實現(xiàn)點火器內(nèi)管與點火器外管間的定位，且點火器內(nèi)管固定帽內(nèi)側(cè)壁與點火器內(nèi)管間具有空腔，形成點火器的氧腔，氧腔與氣氧輸送通道連通；點火器內(nèi)管固定帽上開有氧氣供給孔；所述的推力室組件包括燃燒段與噴管段；燃燒段由燃燒室外套、燃燒室內(nèi)襯與燃燒室壓強測量接頭構(gòu)成。其中，燃燒室外套為筒狀，燃燒室外套內(nèi)部固定設(shè)置有同為筒狀的燃燒室內(nèi)襯；在燃燒室內(nèi)襯和燃燒室外套上對應(yīng)位置開有接頭安裝孔；燃燒室壓強測量接頭與接頭安裝孔固連，并與燃燒室內(nèi)襯內(nèi)部連通；噴管段由圓轉(zhuǎn)方內(nèi)噴管和內(nèi)噴管外套構(gòu)成。其中，內(nèi)噴管外套為筒狀；圓轉(zhuǎn)方內(nèi)噴管為筒狀結(jié)構(gòu)，固定安裝在內(nèi)噴管外套的內(nèi)部。圓轉(zhuǎn)方內(nèi)噴管內(nèi)部由上端開始依次具有收縮腔與擴張腔；收縮腔的入口端端口內(nèi)徑與燃燒室內(nèi)襯內(nèi)徑相等；收縮腔的出口端與擴張腔的入口端相接，擴張腔的入口端至出口端為由圓型截面過渡到方形截面形成的圓轉(zhuǎn)方結(jié)構(gòu)。上述燃燒室外套上端與噴注器組件中噴注筒下端固連，燃燒室外套下端與內(nèi)噴管外套上端固連。所述的塞錐組件包括塞錐、塞錐側(cè)板、底板、塞錐支柱與推力架連接件。其中，所述的塞錐上端與內(nèi)噴管外套下端固連，塞錐兩側(cè)固定塞錐側(cè)板；所述塞錐的下端固定安裝在底板上，塞錐上部通過塞錐支柱與底板固定。所述的推力測量支撐臺架組件包括四個支撐立柱、支撐板、軸承軸、支撐底座、推力架安裝平臺與門形架構(gòu)成。其中，兩個支撐立柱構(gòu)成一組，通過螺栓對稱安裝在支撐板上表面的兩側(cè)，每組支撐立柱間沿垂直方向水平軸接有兩個軸承軸。上述底板水平設(shè)置于兩組支撐立柱間上方與下方的軸承軸之間；通過兩組支撐立柱間上方與下方的軸承軸對底板在垂直方向上進行限位，并通過兩組支撐立柱實現(xiàn)底板在左右方向上的限位。上述支撐板固定安裝在支撐底座上表面；所述支撐底座前端與推力架安裝平臺固定連接，在推力架安裝平臺上表面焊接固定有門形架。所述塞錐下部設(shè)置在引射排氣筒內(nèi)部，通過引射排氣筒與真空系統(tǒng)連接。本發(fā)明的優(yōu)點在于
I、本發(fā)明單元圓轉(zhuǎn)方塞式噴管試驗裝置，適用范圍廣既可采用空氣進行冷流試驗，又可采用氣氫氣氧推進劑進行點火熱流試驗，且研究內(nèi)容豐富，通過被動引射結(jié)構(gòu)與真空系統(tǒng)連接，可研究單元圓轉(zhuǎn)方塞式噴管在不同飛行高度下的塞式噴管性能；2、本發(fā)明單元圓轉(zhuǎn)方塞式噴管試驗裝置中圓轉(zhuǎn)方內(nèi)噴管獨立加工設(shè)計，可有效防止圓轉(zhuǎn)方內(nèi)噴管中的熱流對噴管造成燒蝕，可多次重復(fù)使用，且拆卸更換方便；3、本發(fā)明單元圓轉(zhuǎn)方塞式噴管試驗裝置，采用燒蝕和熱沉的被動冷卻方式，不存在主動冷卻復(fù)雜的冷卻系統(tǒng)，且可重復(fù)使用，續(xù)用成本較低，且采用自主設(shè)計的支撐與推力測量臺架進行發(fā)動機推力的測量，測量精度高、結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉。


圖I為本發(fā)明圓轉(zhuǎn)方塞式噴管試驗裝置整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明圓轉(zhuǎn)方塞式噴管試驗裝置整體結(jié)構(gòu)剖示意圖； 圖3為本發(fā)明圓轉(zhuǎn)方塞式噴管試驗裝置中點火器組件與噴注器組件結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明圓轉(zhuǎn)方塞式噴管試驗裝置中推力室組件結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明圓轉(zhuǎn)方塞式噴管試驗裝置中推力室組件結(jié)構(gòu)剖視圖；圖6為本發(fā)明圓轉(zhuǎn)方塞式噴管試驗裝置中塞錐組件結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為本發(fā)明圓轉(zhuǎn)方塞式噴管試驗裝置中推力測量支撐臺架組件結(jié)構(gòu)示意圖。圖中I-點火器組件2-噴注器組件 3-推力室組件 4-塞錐組件5-推力測量支撐臺 6-引射排氣筒 201-噴注筒 202-噴注器蓋架組件203-噴注器上底 204-噴注器下底 205-氣氧管路接 206-氣氫管路接頭頭207-氫氧氣氣直流 207a-氣氧直流 207b_氣氫直流噴 208-通孔 噴嘴噴嘴嘴209-孔210-點火器固定 101-點火器內(nèi)管 102-點火器中管孔 A103-點火器外管 104-點火器內(nèi)管 105-點火器中管 106-點火器固定固定帽固定帽孔B301-燃燒段 301a-燃燒室外 301b_燃燒室內(nèi)襯 301c_燃燒室壓強套測量接頭302-噴管段302a-內(nèi)噴管外 302b_圓轉(zhuǎn)方內(nèi)噴 303-收縮腔套管304-擴張腔401-塞錐402-塞錐側(cè)板403-底板404-塞錐支柱 405-推力架連接 406-亞音速回流 501-支撐立柱件區(qū)502-支撐板503-軸承軸503a_橫軸503b_軸承504-支撐底座 505-推力架安裝 506-門形架平臺
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。本發(fā)明一種低成本簡易單元圓轉(zhuǎn)方塞式噴管試驗裝置，本發(fā)明是一種低成本簡易單元圓轉(zhuǎn)方塞式噴管試驗裝置，如圖I和圖2所示，所述的試驗裝置主要包括點火器組件I、噴注器組件2、推力室組件3、塞錐組件4、推力測量支撐臺架組件5與引射排氣筒6。所述的噴注器組件2包括噴注筒201、噴注器蓋202、噴注器上底203和噴注器下底204，氣氧管路接頭205與氣氫管路接頭206，如圖3所示。其中，噴注筒201上端焊接錐形噴注器蓋202，噴注筒201內(nèi)部沿軸線方向同軸焊接有噴注器上底203與噴注器下底204 ；由此噴注器蓋202與噴注器上底203間形成噴注器的氧腔，噴注器上底203與噴注器下底204間形成噴注器的氫腔。噴注器蓋202外側(cè)沿周向均勻焊接固定3飛個氣氧管路接頭205，氣氧管路接頭205與噴注器的氧腔連通，用來向噴注器的氧腔內(nèi)供給氧氣。噴注筒201外部沿周向均勻焊接固定3飛氣氫管路接頭206，氣氫管路接頭206與噴注器的氫腔連 通，用來向噴注器的氫腔內(nèi)供給氫氣。在噴注器氫腔內(nèi)沿周向均勻布置內(nèi)外兩圈同軸式氫氧氣氣直流噴嘴207，其中內(nèi)圈布置6 8個氣氣直流噴嘴207，外圈布置8 10個氣氣直流噴嘴207。所述的同軸式氫氧氣氣直流噴嘴207由氣氧直流噴嘴207a和氣氫直流噴嘴207b組成，氣氫直流噴嘴同軸套接在氣氧直流噴嘴外側(cè)；其中，氣氧直流噴嘴207a用來噴注氧腔中的氣氧，上端焊接固定在噴注器上底203上，下端懸置，端面與噴注器下底204底面齊平；氣氫直流噴嘴207b用來噴注氫腔中的氣氫，兩端分別固定安裝在噴注器上底203與噴注器下底204上，使氣氫直流噴嘴207b外側(cè)壁與氣氧直流噴嘴207a內(nèi)側(cè)壁間具有間隙，且沿氣氫直流噴嘴207b周向切線開有通孔208，由此氫腔中的氣氫可由通孔208進入后由氣氫直流噴嘴207b與氣氧直流噴嘴207a間的縫隙處進行噴注，且在噴注過程中氫氣與氧氣可有效隔離。為了使噴注的氣氫與氣氧間混合更加均勻，由此在噴注器下底204上開孔209，位于噴注器下底204外邊緣和噴嘴間，用來噴注氣氫，形成近壁低溫層和防止高溫燃氣回流。在所述的噴注器蓋202、噴注器上底203和噴注器下底204的中心處均開有點火器固定孔A210，用來安裝點火器組件I。所述的噴注筒201下端具有法蘭結(jié)構(gòu)，用來連接推力室組件3。所述的點火器組件I包括由點火器內(nèi)管101、點火器中管102與點火器外管103構(gòu)成的三層套管結(jié)構(gòu)以及點火器內(nèi)管固定帽104、點火器中管固定帽105，如圖3所示；其中，點火器中管固定帽105固定安裝在噴注器蓋202上端面上，點火器內(nèi)管固定帽104固定安裝在點火器中管固定帽105上端，點火器中管固定帽105與點火器內(nèi)管固定帽104上開有與點火器固定孔A210同軸的點火器固定孔B106，用來固定點火器內(nèi)管101與點火器中管102。所述點火器內(nèi)管101、點火器中管102與點火器外管103的安裝方式為點火器外管103穿入噴注器蓋202、噴注器上底203和噴注器下底204上的點火器固定孔A210，且點火器外管103下端與噴注器下底204上的點火器固定孔A210周向固連，上端與噴注器蓋202上的點火器固定孔A210周向固連，同時噴注器上底203上的點火器固定孔A210與點火器外管103固連，加固點火器外管103的連接。點火器中管102位于點火器外管103內(nèi)部，點火器中管102與點火器外管103間存在一定間隙,形成氣氧輸送通道；點火器中管102下端面與點火器外管103下端面齊平，上端與點火器中管固定帽105上的點火器固定孔B106周向固連，由此實現(xiàn)點火器中管102與點火器外管103間的定位；且點火器中管固定帽105內(nèi)側(cè)壁與點火器中管102間具有空腔，形成點火器的氫腔，氫腔與氣氫輸送管道連通；點火器中管固定帽105上開有氫氣供給孔，用于向點火器的氫腔內(nèi)供給氫氣。點火器內(nèi)管101位于點火器中管102內(nèi)部，點火器內(nèi)管101與點火器中管102間存在一定間隙，形成氣氧輸送通道；點火器內(nèi)管101下端面與點火器外管103下端面齊平，上端與點火器內(nèi)管固定帽104上的點火器固定孔B106周向固連，由此實現(xiàn)點火器內(nèi)管101與點火器外管103間的定位；且點火器內(nèi)管固定帽104內(nèi)側(cè)壁與點火器內(nèi)管101間具有空腔，形成點火器的氧腔，氧腔與氣氧輸送通道連通；點火器內(nèi)管固定帽104上開有氧氣供給孔，用于向點火器的氧腔內(nèi)供給氧氣。上述點火器內(nèi)管6為爆震波傳輸管路，將爆震波傳播至推力室上部，點火器氫腔與氧腔中的氣體可在爆震波的作用下通過氣氫輸送通道與氣氧輸送通道實現(xiàn)點火并用來維持點火火炬。上述的點火器組件I在點火成功前三層管路內(nèi)均為低壓環(huán)境，在點火成功后，為防止高溫燃氣回流損壞點火器結(jié)構(gòu)，向點火器內(nèi)管101內(nèi)供給氫氣，點火器中管102和點火器外管103內(nèi)的供給工質(zhì)保持不變，使點火組件起噴嘴的作用。所述的推力室組件3，如圖4、圖5所示，包括燃燒段301與噴管段302。燃燒段301由燃燒室外套301a、燃燒室內(nèi)襯301b與燃燒室壓強測量接頭301c構(gòu)成；其中，燃燒室 外套301a為筒狀，兩端具有法蘭結(jié)構(gòu)，燃燒室外套301a內(nèi)部設(shè)置有同為筒狀的燃燒室內(nèi)襯301b，燃燒室內(nèi)襯301b采用鎢滲銅(Wu-Cu)材料加工，用于燒蝕防護；燃燒室內(nèi)襯301b外側(cè)壁與燃燒室外套301a內(nèi)側(cè)壁間采用河西膠固連，可進一步提高噴注器結(jié)構(gòu)的熱防護性能。在燃燒室內(nèi)襯301b和燃燒室外套301上對應(yīng)位置開有接頭安裝孔；燃燒室壓強測量接頭301c與接頭安裝孔固連，并與燃燒室內(nèi)襯301b內(nèi)部連通，用來安裝標準壓強傳感器測量燃燒室內(nèi)襯301b中的壓強。噴管段302由圓轉(zhuǎn)方內(nèi)噴管302a和內(nèi)噴管外套302b構(gòu)成。其中，內(nèi)噴管外套302a為筒狀，上端具有法蘭結(jié)構(gòu)。圓轉(zhuǎn)方內(nèi)噴管302b固定安裝在內(nèi)噴管外套302a的內(nèi)部，與內(nèi)噴管外套302a間通過氟橡膠密封圈實現(xiàn)軸向密封。圓轉(zhuǎn)方內(nèi)噴管302b同為筒狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)部由上端開始依次具有收縮腔304與擴張腔305 ;其中，收縮腔303為軸對稱腔體，收縮腔303的入口端端口內(nèi)徑與燃燒室內(nèi)襯301b內(nèi)徑相等；收縮腔303的出口端與擴張腔304的入口端相接，擴張腔304的入口端至出口端由圓型截面過渡到方形截面，形成圓轉(zhuǎn)方結(jié)構(gòu)，采用等長度等截面積轉(zhuǎn)換法設(shè)計。上述的圓轉(zhuǎn)方內(nèi)噴管302a為可更換部件，采用兩種材料制成，采用lCrl8Ni9Ti材料時，可用于冷流空氣吹風(fēng)和低溫燃氣吹風(fēng)實驗；采用Wu-Cu材料時，可用于高溫燃氣吹風(fēng)實驗，且能夠保證在3400K以上不燒蝕。上述燃燒室外套301a上端法蘭結(jié)構(gòu)與噴注器組件2中噴注筒201下端法蘭結(jié)構(gòu)固連，且通過噴注器紫銅墊片實現(xiàn)噴注筒201與燃燒室外套301a間的徑向密封。燃燒室外套301a下端法蘭結(jié)構(gòu)與內(nèi)噴管外套302a上端法蘭結(jié)構(gòu)固連，且通過推力室紫銅墊片實現(xiàn)燃燒室外套301a與內(nèi)噴管外套302a間的徑向密封。所述的塞錐組件4包括塞錐401、塞錐側(cè)板402、底板403、塞錐支柱404與推力架連接件405，如圖6所示；其中，所述的塞錐401采用拋物線與三次曲線近似法進行型面設(shè)計；塞錐401上端與內(nèi)噴管外套302a下端采用螺釘固定連接，塞錐401底面設(shè)計為向外圓弧形式，與塞錐401壁面光滑過渡，用來減少塞錐401下部亞音速回流區(qū)406 (底面與水平面間區(qū)域)的體積。所述塞錐側(cè)板402通過在塞錐401內(nèi)部橫向通孔內(nèi)設(shè)置雙頭螺柱實現(xiàn)與塞錐401兩側(cè)的固連。所述塞錐401的下部通過螺栓固定安裝在底板403上，塞錐401上部通過塞錐支柱404與底板403固定。塞錐支柱上安裝有推力架連接件。
所述的推力測量支撐臺架組件5，用來支撐和固定上述各部分構(gòu)成的噴管試驗裝置以及測量試驗噴管推力架，如圖7所示，包括四個支撐立柱501、支撐板502、軸承軸503、支撐底座504、推力架安裝平臺505與門形架506構(gòu)成。其中，兩個支撐立柱501構(gòu)成一組，通過螺栓對稱安裝在支撐板502上表面的兩側(cè)，每組支撐立柱501間沿垂直方向水平安裝有兩個軸承軸503。所述軸承軸503由橫軸503a與軸承503b構(gòu)成，其中，橫軸503a兩端分別與每組兩個支撐立柱501固連，橫軸503a的兩側(cè)各安裝一個軸承503b，軸承503b可在橫軸503a上轉(zhuǎn)動。上述底板403水平設(shè)置于兩組支撐立柱501間上方與下方的軸承軸503之間，由此通過兩組支撐立柱501間上方與下方的軸承軸503中的軸承503b對底板403在垂直方向上進行限位，并通過兩組支撐立柱501實現(xiàn)底板403在左右方向上的限位，且底板403可在軸承503b的作用下沿前后方向移動。上述支撐板502固定安裝在支撐底座504上表面，并在支撐板502上設(shè)置多對螺栓通孔便于調(diào)節(jié)支撐立柱501的安裝位置。所述支撐底座504前端與推力架安裝平臺505固定連接，在推力架安裝平臺505上表面焊接固定有門形架506，用來定位推力架505。所述推力架通過推力架連接件405垂直安裝在塞錐支柱 404上，并通過鋼絲與門形架506固定。在所述塞錐401下部設(shè)置有引射排氣筒，如圖I所示，使塞錐401下部位于引射排氣筒6內(nèi)部，通過引射排氣筒6與真空系統(tǒng)連接，由此可在引射排氣筒6內(nèi)形成不同的背壓環(huán)境，用來研究圓轉(zhuǎn)方塞式噴管在不同飛行高度下的性能。
權(quán)利要求
1.一種低成本簡易單元圓轉(zhuǎn)方塞式噴管試驗裝置，其特征在于包括點火器組件、噴注器組件、推力室組件、塞錐組件和支撐、推力測量支撐臺架組件與引射排氣筒。
所述的噴注器組件包括噴注筒、噴注器蓋、噴注器上底和噴注器下底，氣氧管路接頭與氣氫管路接頭；其中，噴注筒上端固定錐形噴注器蓋，噴注筒內(nèi)部沿軸線方向固定有噴注器上底與噴注器下底；由此噴注器蓋與噴注器上底間形成噴注器的氧腔，噴注器上底與噴注器下底間形成噴注器的氫腔；噴注器蓋外側(cè)對稱固定連通氣氧管路接頭；噴注筒外部固定連通氣氫管路接頭；在噴注器氫腔內(nèi)設(shè)置有由氣氧直流噴嘴和氣氫直流噴嘴構(gòu)成的氫氧氣氣直流噴嘴，其中，氣氧直流噴嘴用來噴注氧腔中的氣氧，上端焊接固定在噴注器上底上，下端懸置，端面與噴注器下底底面齊平；氣氫直流噴嘴用來噴注氫腔中的氣氫，兩端分別固定安裝在噴注器上底與噴注器下底上，使氣氫直流噴嘴外側(cè)壁與氣氧直流噴嘴內(nèi)側(cè)壁間具有間隙，且沿氣氫直流噴嘴周向切線開有通孔；在所述的噴注器蓋、噴注器上底和噴注器下底的中心處均開有點火器固定孔A ; 所述的點火器組件包括由點火器內(nèi)管、點火器中管與點火器外管構(gòu)成的三層套管結(jié)構(gòu)以及點火器內(nèi)管固定帽、點火器中管固定帽；其中，點火器中管固定帽固定安裝在噴注器蓋上端面上，點火器內(nèi)管固定帽固定安裝在點火器中管固定帽上端，點火器中管固定帽與點火器內(nèi)管固定帽上開點火器固定孔B;所述點火器內(nèi)管、點火器中管與點火器外管的安裝方式為 點火器外管穿入噴注器蓋、噴注器上底和噴注器下底上的點火器固定孔A，且點火器外管下端與噴注器下底上的點火器固定孔A周向固連，上端與噴注器蓋上的點火器固定孔A周向固連；點火器中管位于點火器外管內(nèi)部，點火器中管與點火器外管間存在一定間隙，形成氣氧輸送通道；點火器中管下端面與點火器外管下端面齊平，上端與點火器中管固定帽上的點火器固定孔B周向固連；且點火器中管固定帽內(nèi)側(cè)壁與點火器中管間具有空腔，形成點火器的氫腔，氫腔與氣氫輸送管道連通；點火器中管固定帽上開有氫氣供給孔；點火器內(nèi)管位于點火器中管內(nèi)部，點火器內(nèi)管與點火器中管間存在一定間隙；點火器內(nèi)管下端面與點火器外管下端面齊平，上端與點火器內(nèi)管固定帽上的點火器固定孔B周向固連，由此實現(xiàn)點火器內(nèi)管與點火器外管間的定位，且點火器內(nèi)管固定帽內(nèi)側(cè)壁與點火器內(nèi)管間具有空腔，形成點火器的氧腔，氧腔與氣氧輸送通道連通；點火器內(nèi)管固定帽上開有氧氣供給孔； 所述的推力室組件包括燃燒段與噴管段；燃燒段由燃燒室外套、燃燒室內(nèi)襯與燃燒室壓強測量接頭構(gòu)成；其中，燃燒室外套為筒狀，燃燒室外套內(nèi)部固定設(shè)置有同為筒狀的燃燒室內(nèi)襯；在燃燒室內(nèi)襯和燃燒室外套上對應(yīng)位置開有接頭安裝孔；燃燒室壓強測量接頭與接頭安裝孔固連，并與燃燒室內(nèi)襯內(nèi)部連通；噴管段由圓轉(zhuǎn)方內(nèi)噴管和內(nèi)噴管外套構(gòu)成；其中，內(nèi)噴管外套為筒狀；圓轉(zhuǎn)方內(nèi)噴管為筒狀結(jié)構(gòu)，固定安裝在內(nèi)噴管外套的內(nèi)部；圓轉(zhuǎn)方內(nèi)噴管內(nèi)部由上端開始依次具有收縮腔與擴張腔；收縮腔的入口端端口內(nèi)徑與燃燒室內(nèi)襯內(nèi)徑相等；收縮腔的出口端與擴張腔的入口端相接，擴張腔的入口端至出口端為由圓型截面過渡到方形截面形成的圓轉(zhuǎn)方結(jié)構(gòu)； 上述燃燒室外套上端與噴注器組件中噴注筒下端固連，燃燒室外套下端與內(nèi)噴管外套上端固連； 所述的塞錐組件包括塞錐、塞錐側(cè)板、底板、塞錐支柱與推力架連接件；其中，所述的塞錐上端與內(nèi)噴管外套下端固連，塞錐兩側(cè)固定塞錐側(cè)板；所述塞錐的下端固定安裝在底板上，塞錐上部通過塞錐支柱與底板固定； 所述的推力測量支撐臺架組件包括四個支撐立柱、支撐板、軸承軸、支撐底座、推力架安裝平臺與門形架構(gòu)成；其中，兩個支撐立柱構(gòu)成ー組，通過螺栓對稱安裝在支撐板上表面的兩側(cè)，每組支撐立柱間沿垂直方向水平軸接有兩個軸承軸；上述底板水平設(shè)置于兩組支撐立柱間上方與下方的軸承軸之間；通過兩組支撐立柱間上方與下方的軸承軸對底板在垂直方向上進行限位，并通過兩組支撐立柱實現(xiàn)底板在左右方向上的限位；上述支撐板固定安裝在支撐底座上表面；所述支撐底座前端與推力架安裝平臺固定連接，在推力架安裝平臺上表面焊接固定有門形架； 所述塞錐下部設(shè)置在引射排氣筒內(nèi)部，通過引射排氣筒與真空系統(tǒng)連接。
2.如權(quán)利要求I所述ー種低成本簡易單元圓轉(zhuǎn)方塞式噴管試驗裝置，其特征在于所述氣氧管路接頭與氣氫管路接頭均為3飛個，均勻設(shè)置。
3.如權(quán)利要求I所述ー種低成本簡易單元圓轉(zhuǎn)方塞式噴管試驗裝置，其特征在于所述氣氣直流噴嘴在噴注器氫腔內(nèi)周向均勻布置內(nèi)外兩圈；其中內(nèi)圈布置61個，外圈布置8 10個。
4.如權(quán)利要求I所述ー種低成本簡易單元圓轉(zhuǎn)方塞式噴管試驗裝置，其特征在于所述噴注器下底上開有孔。
5.如權(quán)利要求I所述ー種低成本簡易單元圓轉(zhuǎn)方塞式噴管試驗裝置，其特征在于所述燃燒室內(nèi)襯采用鎢滲銅材料加エ。
6.如權(quán)利要求I所述ー種低成本簡易單元圓轉(zhuǎn)方塞式噴管試驗裝置，其特征在于所述燃燒室內(nèi)襯外側(cè)壁與燃燒室外套內(nèi)側(cè)壁間采用河西膠固連。
7.如權(quán)利要求I所述ー種低成本簡易單元圓轉(zhuǎn)方塞式噴管試驗裝置，其特征在于圓轉(zhuǎn)方內(nèi)噴管與內(nèi)噴管外套間通過氟橡膠密封圈實現(xiàn)軸向密封；燃燒室外套上端與噴注筒下端間通過噴注器紫銅墊片徑向密封；燃燒室外套下端與內(nèi)噴管外套上端間通過推力室紫銅墊片徑向密封。
8.如權(quán)利要求I所述ー種低成本簡易單元圓轉(zhuǎn)方塞式噴管試驗裝置，其特征在于所述圓轉(zhuǎn)方內(nèi)噴管采用lCrl8Ni9Ti材料進行冷流空氣吹風(fēng)和低溫燃氣吹風(fēng)實驗；采用Wu-Cu材料進行高溫燃氣吹風(fēng)實驗。
9.如權(quán)利要求I所述ー種低成本簡易單元圓轉(zhuǎn)方塞式噴管試驗裝置，其特征在于所述塞錐的底面設(shè)計為向外圓弧形式，與塞錐壁面光滑過渡，用來減少塞錐底面與水平面間區(qū)域的體積。
10.如權(quán)利要求I所述ー種低成本簡易單元圓轉(zhuǎn)方塞式噴管試驗裝置，其特征在于所述軸承軸由橫軸與軸承構(gòu)成，其中，橫軸兩端分別與每組兩個支撐立柱固連，橫軸的兩側(cè)各安裝ー個軸承，軸承位于每組兩個支撐立柱之間。
全文摘要
本發(fā)明公開一種低成本簡易單元圓轉(zhuǎn)方塞式噴管試驗裝置，包括點火器組件、噴注器組件、推力室組件、塞錐組件和推力測量支撐臺架組件與引射排氣筒。其中，噴注器組件具有氫腔與氧腔，氫腔中具有氣氧、氣氫單獨噴注的氫氧氣氣直流噴嘴。噴注器組件內(nèi)部安裝三層套管構(gòu)成的點火器組件。噴注器組件與具有圓轉(zhuǎn)方內(nèi)噴管的推力室組件相連。塞錐組件與推力室組件相連，通過推力測量支撐臺架組件支撐，且可在支撐臺架組件上前后移動。支撐臺架組件上還具有安裝推力架的平臺。塞錐后部位于引射排氣筒內(nèi)。本發(fā)明的優(yōu)點為結(jié)構(gòu)簡單、測量精度高、成本低廉；且適用范圍廣、研究內(nèi)容豐富，可多次重復(fù)使用。
文檔編號F02K9/97GK102817745SQ20121029124
公開日2012年12月12日 申請日期2012年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月16日
發(fā)明者王一白, 程誠, 劉達偉, 覃粒子, 劉宇 申請人:北京航空航天大學(xué)