本發(fā)明屬于發(fā)動(dòng)機(jī)直連試驗(yàn)領(lǐng)域，具體涉及一種發(fā)動(dòng)機(jī)地面試驗(yàn)點(diǎn)火系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)作為未來飛行器的重要組成部分，具有重量輕、比沖高、速度快及可重復(fù)使用等特點(diǎn)。某新型沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)研制試驗(yàn)中單次試驗(yàn)需要多次起動(dòng)，現(xiàn)有地面試驗(yàn)中滿足多次點(diǎn)火要求的點(diǎn)火系統(tǒng)主要為火炬點(diǎn)火系統(tǒng)，其系統(tǒng)原理如圖1所示?；鹁纥c(diǎn)火系統(tǒng)采用氣氧/煤油組織燃燒，高壓直流電激發(fā)火花塞點(diǎn)燃混合氣體。該系統(tǒng)需要配備兩套推進(jìn)劑供應(yīng)容器及管路，還需配備高壓包等升壓整流裝置，系統(tǒng)復(fù)雜，操作而維護(hù)性差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種新型點(diǎn)火系統(tǒng)，只需配備一套推進(jìn)劑供應(yīng)系統(tǒng)，無需額外的輔助設(shè)備，即可實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的多次點(diǎn)火。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種新型點(diǎn)火系統(tǒng)，其特殊之處在于：它包括依次連接的增壓系統(tǒng)、點(diǎn)火劑儲(chǔ)箱、供應(yīng)系統(tǒng)和噴注器；

所述增壓系統(tǒng)包括并行設(shè)置在點(diǎn)火劑儲(chǔ)箱上的第一抽真空管路和增壓管路；所述第一抽真空管路上設(shè)置有第一抽真空隔離閥；所述增壓管路上設(shè)置有增壓氣隔離閥和排氣管路，沿排氣氣流方向，排氣管路位于增壓氣隔離閥后端；所述排氣管路上設(shè)置有增壓氣置換閥；

所述點(diǎn)火劑儲(chǔ)箱用于存儲(chǔ)點(diǎn)火劑，儲(chǔ)箱內(nèi)為真空環(huán)境；

所述供應(yīng)系統(tǒng)包括供應(yīng)管路和依次設(shè)置在供應(yīng)管路上的手動(dòng)隔離閥、第一吹除管路、第二吹除管路、氣動(dòng)隔離閥、手動(dòng)斷流閥、氣動(dòng)斷流閥和第三吹除管路；所述供應(yīng)管路靠近手動(dòng)隔離閥的一端為輸入端，供應(yīng)管路通過手動(dòng)隔離閥與點(diǎn)火劑儲(chǔ)箱相連；所述第一吹除管路上設(shè)置有第一吹除隔離閥；沿吹掃方向，所述第二吹除管路上依次設(shè)置有第二吹除隔離閥、第二抽真空管路和第三吹除隔離閥，所述第二抽真空管路上設(shè)置有第二抽真空隔離閥；所述第三吹除管路上設(shè)置有第四吹除隔離閥；

擠壓介質(zhì)從增壓管路通入，點(diǎn)火劑儲(chǔ)箱中的點(diǎn)火劑被增壓系統(tǒng)擠壓至供應(yīng)系統(tǒng)，繼而從供應(yīng)系統(tǒng)輸出端進(jìn)入噴注器，由噴注器噴出后遇空氣即發(fā)生自燃，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火。

基于上述基本技術(shù)方案，本發(fā)明還作出如下優(yōu)化限定：

考慮到點(diǎn)火劑熱穩(wěn)定性差，在高溫環(huán)境下容易分解導(dǎo)致點(diǎn)火失敗，因此在上述供應(yīng)管路外壁采用錫箔紙、石棉布、錫箔紙的組合堆層包覆(即包覆層共3層，中間層位石棉布，里外層均為錫箔紙)，以提高系統(tǒng)點(diǎn)火的可靠性。

由于點(diǎn)火劑反應(yīng)物和管道內(nèi)的鐵屑、焊流等可能會(huì)堵塞噴注器的點(diǎn)火導(dǎo)管，進(jìn)而影響系統(tǒng)多次點(diǎn)火的特性，故在上述供應(yīng)管路上設(shè)置過濾器，該過濾器位于第三吹除管路和噴注器之間，即位于噴注器前端。

上述擠壓介質(zhì)為高純氮?dú)狻?/p>

上述第一抽真空管路和第二抽真空管路均接旋片式真空泵。

本發(fā)明同時(shí)提供了一種采用上述新型點(diǎn)火系統(tǒng)的點(diǎn)火方法，其特殊之處在于：包括以下步驟：

1)點(diǎn)火前準(zhǔn)備工作：

1.1)對(duì)點(diǎn)火系統(tǒng)及其上各閥門進(jìn)行強(qiáng)度和密封性測(cè)試，合格后進(jìn)入步驟1.2)；

1.2)對(duì)增壓系統(tǒng)管路進(jìn)行徹底的高純氮?dú)庵脫Q；

1.3)對(duì)供應(yīng)系統(tǒng)管路進(jìn)行至少5次高純氮?dú)庵脫Q并抽真空；

1.4)對(duì)供應(yīng)系統(tǒng)管路進(jìn)行至少2次高純氮?dú)庵脫Q并抽真空；

1.5)向供應(yīng)系統(tǒng)管路注滿煤油；

2)點(diǎn)火：

向增壓管路通入擠壓介質(zhì)，將點(diǎn)火劑從儲(chǔ)箱擠入供應(yīng)系統(tǒng)，繼而進(jìn)入噴注器，噴出后實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火。

上述點(diǎn)火方法還包括步驟3)：系統(tǒng)的清洗和封存：

3.1)向供應(yīng)系統(tǒng)注入煤油，將供應(yīng)系統(tǒng)管路中的點(diǎn)火劑擠出燃燒；

3.2)繼續(xù)向供應(yīng)系統(tǒng)注入煤油，沖洗供應(yīng)管路，至噴注器處無火焰產(chǎn)生；

3.3)采用高純氮?dú)獯祾吖?yīng)系統(tǒng)的管路內(nèi)殘存的煤油和點(diǎn)火劑混合物；

3.4)將供應(yīng)系統(tǒng)的管路拆解，并采用氫氧化鈉溶液清洗其管路及各附件；

3.5)將點(diǎn)火系統(tǒng)管路連接裝配，烘干，用氮?dú)獬涮铧c(diǎn)火系統(tǒng)管路并封存。

上述步驟1.2)～步驟1.4)的置換壓力不高于2MPa。

上述步驟1)和步驟3)中的煤油可由含水量極少的苯/醇類物質(zhì)替代。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：

1、本發(fā)明利用點(diǎn)火劑遇微量空氣會(huì)自燃的特性，首次采用新型化學(xué)點(diǎn)火系統(tǒng)，該化學(xué)點(diǎn)火系統(tǒng)采用擠壓式供應(yīng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)高空模擬試驗(yàn)多次點(diǎn)火，點(diǎn)火方便可靠；與現(xiàn)有點(diǎn)火系統(tǒng)相比，本發(fā)明僅需一套點(diǎn)火劑供應(yīng)管路及儲(chǔ)箱，且無需配備輔助裝置，系統(tǒng)簡(jiǎn)單、操作和維護(hù)性方便。

2、本發(fā)明的供應(yīng)管路采用堆層包覆，使位于真空艙內(nèi)的那一段供應(yīng)管路的壁溫大大降低，有效保證了系統(tǒng)正常點(diǎn)火，可靠性高。

3、本發(fā)明在噴注器前設(shè)置過濾器，防止殘余點(diǎn)火劑反應(yīng)產(chǎn)生物等堵塞噴注器的點(diǎn)火導(dǎo)管噴注孔，有效保證了系統(tǒng)多次起動(dòng)點(diǎn)火的特性。

4、采用高純氮?dú)庵脫Q+煤油/含水量極少的苯/醇類物質(zhì)沖洗+抽真空的組合方式，保證了再次啟動(dòng)時(shí)點(diǎn)火劑系統(tǒng)管道內(nèi)無多余物，系統(tǒng)流阻特性穩(wěn)定，進(jìn)一步保證了點(diǎn)火的可靠性。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有點(diǎn)火系統(tǒng)原理圖；

圖2是本發(fā)明的系統(tǒng)原理圖；

圖3是本發(fā)明在發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)后系統(tǒng)清洗處理的原理圖；

其中，1-增壓系統(tǒng)；101-第一抽真空管路；102-增壓管路；103-排氣管路；104-第一抽真空隔離閥；105-增壓氣隔離閥；106-增壓氣置換閥；2-點(diǎn)火劑儲(chǔ)箱；3-供應(yīng)系統(tǒng)；301-供應(yīng)管路；302-手動(dòng)隔離閥；303-第一吹除管路；304-第二吹除管路；305-氣動(dòng)隔離閥；306-手動(dòng)斷流閥；307-氣動(dòng)斷流閥；308-第三吹除管路；309-第一吹除隔離閥；310-第二吹除隔離閥；311-第二抽真空管路；312-第三吹除隔離閥；313-第二抽真空隔離閥；314-第四吹除隔離閥；315-過濾器；4-噴注器。

具體實(shí)施方式

如圖2所示，本發(fā)明所公開的新型點(diǎn)火系統(tǒng)，包括依次連接的增壓系統(tǒng)1、點(diǎn)火劑儲(chǔ)箱2、供應(yīng)系統(tǒng)3和噴注器4。

增壓系統(tǒng)1包括安裝在點(diǎn)火劑儲(chǔ)箱2上端的第一抽真空管路101和增壓管路102；其中，增壓管路102和第一抽真空管路101并聯(lián)安裝在點(diǎn)火劑儲(chǔ)箱2上，在增壓管路102上預(yù)留排氣管路103。在第一抽真空管路101上設(shè)置有第一抽真空隔離閥104，在增壓管路102上安裝增壓氣隔離閥105，在排氣管路103上安裝增壓氣置換閥106，且前述各閥門均為手動(dòng)閥；沿排氣氣流方向，排氣管路位于增壓氣隔離閥后端。

點(diǎn)火劑儲(chǔ)箱2用于存儲(chǔ)點(diǎn)火劑，加注點(diǎn)火劑前，將儲(chǔ)箱抽真空，保持點(diǎn)火劑儲(chǔ)存在真空環(huán)境中。

供應(yīng)系統(tǒng)3包括供應(yīng)管路301和依次設(shè)置在供應(yīng)管路上的手動(dòng)隔離閥302、第一吹除管路303、第二吹除管路304、氣動(dòng)隔離閥305、手動(dòng)斷流閥306、氣動(dòng)斷流閥307和第三吹除管路308，其中手動(dòng)隔離閥302靠近點(diǎn)火劑儲(chǔ)箱。

發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)時(shí)，供應(yīng)管路301上位于手動(dòng)斷流閥后端的一段管路是位于發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)艙(真空艙)內(nèi)的，在供應(yīng)管路301外壁采用錫箔紙+石棉布+錫箔紙的組合堆層包覆，使位于發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)艙(真空艙)內(nèi)的那段供應(yīng)管路301的壁溫由180℃降低至50℃，以避免點(diǎn)火劑由于高溫分解導(dǎo)致點(diǎn)火失敗。

第一吹除管路303上安裝有第一吹除隔離閥309；沿吹掃方向，第二吹除管路304上依次設(shè)置有第二吹除隔離閥310、第二抽真空管路311和第三吹除隔離閥312，且第二抽真空管路311上安裝有第二抽真空隔離閥313；第三吹除管路308上安裝有第四吹除隔離閥314。前述供應(yīng)系統(tǒng)的各個(gè)閥門中，第一吹除隔離閥309、第二吹除隔離閥310、第三吹除隔離閥312和第二抽真空隔離閥313均為手動(dòng)閥，第四吹除隔離閥314為氣動(dòng)閥。

在各閥門及點(diǎn)火系統(tǒng)測(cè)試時(shí)，通過關(guān)閉上述手動(dòng)閥，將點(diǎn)火系統(tǒng)與外界隔離，防止系統(tǒng)中進(jìn)入空氣而導(dǎo)致點(diǎn)火前系統(tǒng)多余物(點(diǎn)火劑與微量水或空氣即可反應(yīng)產(chǎn)生氧化鋁粉末)的生成。將高純氮?dú)?擠壓介質(zhì))從增壓管路102通入點(diǎn)火系統(tǒng)，點(diǎn)火劑儲(chǔ)箱中的點(diǎn)火劑被高純氮?dú)鈹D壓至供應(yīng)系統(tǒng)3，繼而從供應(yīng)系統(tǒng)輸出端進(jìn)入噴注器4，最后點(diǎn)火劑由噴注器噴出后遇空氣即發(fā)生自燃，從而實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火；通過擠壓方式，使點(diǎn)火劑多次從噴注器噴出，便可實(shí)現(xiàn)多次點(diǎn)火。

考慮到系統(tǒng)管路中少許殘留的焊瘤、鐵屑以及點(diǎn)火劑反應(yīng)產(chǎn)生的多余物可能會(huì)堵塞點(diǎn)火導(dǎo)管噴注孔，影響點(diǎn)火系統(tǒng)多次點(diǎn)火的特性，可在點(diǎn)火前將點(diǎn)火劑閥后管路(即氣動(dòng)斷流閥307后管路)，以防止點(diǎn)火劑在進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)前在管路中發(fā)生反應(yīng)，并且在點(diǎn)火結(jié)束后用煤油沖洗閥后管路；同時(shí)，在噴注器前安裝過濾器，也可有效過濾易造成導(dǎo)火管噴注孔堵塞的物質(zhì)。

本發(fā)明同時(shí)公開了采用圖2所示點(diǎn)火系統(tǒng)的點(diǎn)火方法，包括以下步驟：

步驟1：點(diǎn)火前準(zhǔn)備工作：

1.1)首先對(duì)點(diǎn)火系統(tǒng)及其上各閥門進(jìn)行強(qiáng)度和密封性測(cè)試，合格后進(jìn)入步驟1.2)；

這里需要注意的是，在系統(tǒng)測(cè)試時(shí)，應(yīng)先關(guān)閉點(diǎn)火系統(tǒng)中所有手動(dòng)閥，將點(diǎn)火系統(tǒng)與外界隔離，防止空氣進(jìn)入系統(tǒng)管路，避免點(diǎn)火前系統(tǒng)多余物的生成；

1.2)通過向增壓管路102通入質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥99.99％的高純氮?dú)鈱?duì)增壓系統(tǒng)的管路進(jìn)行徹底的高純氮?dú)庵脫Q；

1.3)通過向第一吹除管路303通入質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥99.99％的高純氮?dú)鈱?duì)供應(yīng)系統(tǒng)的管路進(jìn)行5次氮?dú)庵脫Q，每次置換壓力不高于2MPa；然后采用2X-15旋片式真空泵對(duì)供應(yīng)系統(tǒng)的管路抽真空，極限真空壓力達(dá)到10^-6Pa；

1.4)采用與步驟1.3)相同的方法再對(duì)供應(yīng)系統(tǒng)的管路進(jìn)行至少2次高純氮?dú)庵脫Q并抽真空；

1.5)通過向第二吹除管路304和第三吹除管路308注入煤油，將點(diǎn)火劑閥后管路(即沿?cái)D壓方向，手動(dòng)隔離閥302后端的管路)充滿；

2)點(diǎn)火：

向增壓管路102通入氮?dú)?擠壓介質(zhì))，將點(diǎn)火劑從儲(chǔ)箱擠入供應(yīng)系統(tǒng)，繼而進(jìn)入噴注器4，點(diǎn)火劑噴出后自燃，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火。

3)發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)結(jié)束后應(yīng)對(duì)點(diǎn)火系統(tǒng)清洗和封存：

3.1)將噴注器拆解，在供應(yīng)系統(tǒng)輸出端連接排液管路，如圖3所示；通過第二吹除管路304和第三吹除管路308向供應(yīng)系統(tǒng)中注入煤油，將供應(yīng)管路中的點(diǎn)火劑擠出燃燒；

3.2)繼續(xù)向供應(yīng)系統(tǒng)注入煤油，斷續(xù)沖洗供應(yīng)管路，至噴注器處無火焰產(chǎn)生；

3.3)向第一吹除管路303通入氮?dú)?，采用氮?dú)獯祾吖?yīng)系統(tǒng)的管路內(nèi)殘存的煤油和點(diǎn)火劑混合物；

3.4)將供應(yīng)系統(tǒng)的管路拆解，并采用氫氧化鈉溶液清洗供應(yīng)系統(tǒng)的管路及其上各附件(閥門、過濾器等)；

3.5)將整個(gè)點(diǎn)火系統(tǒng)的管路連接裝配，烘干，用高純氮?dú)獬涮铧c(diǎn)火系統(tǒng)管路并封存。