[发明专利]发动机热环境试验用可翻转式高辐射热流环境装置

说明书

技术领域

本发明涉及航天发动机试验，具体地说涉及航天发动机点火工作过程的热环境模拟试验方法。

背景技术

随着航天姿控动力系统研制工作的深入开展，为研究发动机在高温、高热流作用下的工作特性，必须在发动机点火工作过程中，通过热环境装置实现高温、高热流环境的加载。

在发动机热环境模拟试验中，为模拟发动机真实飞行过程中的气动加热状态，需要在发动机水平、垂直状态下加载350kW/m²热流密度，而且需要在试验过程中对加热热流密度进行实时调节。

大量的热环境模拟试验，在发动机热环境模拟试验技术领域取得了一定成效，但热环境模拟试验主要应用于发动机不工作条件下的热环境加载，并且还存在以下缺陷：

1、现有的热流环境装置普遍采用的加热元件如镍铬丝、硅碳棒等正常工作温度下无法达到如此高的热流密度。

2、在加热控制设计中目前通常采用定功率加热，通过温度进行调节，这样的调节方式平衡时间太长，响应时间短，变化慢，容易产生过加热或欠加热状态，不能保证发动机所需的稳定热流密度场。

3、辐射热流密度高，发动机尺寸小，发动机工作过程中燃烧室产生的高温燃气也会产生相当大的辐射热流。热流密度过高，很容易使加热区域内的气体温度急剧升高，并向四周进行热量传递。对于防止热量传递影响发动机其它区域温度，通常采用的方式是进行绝热隔离与水冷防护。前者适用于高、低温下的热量隔绝，对绝热材料有一定的要求；后者由于水冷防护装置体积较大，对温度场的温度均匀性也有所影响，对于具有高温隔热、多区域温度场的小型发动机试验并不适用。

发明内容

为了解决现有的热流环境装置无法达到很高的热流密度、温度进行调节，平衡时间太长，响应时间短的技术问题，本发明提供一种发动机热环境试验用可翻转式高辐射热流环境装置。

本发明的技术解决方案：

发动机热环境试验用可翻转式高辐射热流环境装置，其特殊之处在于：包括发动机固定组件、电磁阀加热组件、发动机加热组件、冷却组件以及导流组件，

所述发动机固定组件包括底座、一端固定在底座上的支撑杆、固定在支撑杆另一端的转接架安装法兰以及一端固定在转接架安装法兰上的转接架，所述转接架的另一端支撑于发动机上；

所述电磁阀加热组件包括一端固定在底座上的电磁阀加热组件安装架、保温筒、集气管、固定在电磁阀加热组件安装架另一端上的分隔板以及多个加热环管，所述集气管固定在电磁阀加热组件的安装架上，保温筒的一端固定在转接架安装法兰，保温筒的另一端固定在分隔板上，所述分隔板、转接架安装法兰以及保温筒围成电磁阀加热腔，所述多个加热环管围绕在发动机电磁阀外为且位于电磁阀加热腔内，所述集气管的出口均与多个加热环管连通，所述集气管的入口设置有冷热空气入口接头；

所述发动机加热组件包括固定在分隔板上的加热单元以及发动机加热支撑组件，所述发动机加热支撑组件包括固定在分隔板上的底部圆盘、多个支撑柱以及顶部圆盘，所述多个支撑柱设置在底部圆盘和顶部圆盘之间，所述加热单元包括由多个圆周均匀分布的石英灯管组成的加热源、可控硅电压调整单元、高压电源、A相接线柱、B相接线柱、C相接线柱以及零线接线柱，所述加热源中的多个石英灯管依次分成第一灯管组、第二灯管组以及第三灯管组，所述第一灯管组的所有石英灯管的正端供电线缆与A相接线柱连接，第二灯管组的所有石英灯管的正端供电线缆与B相接线柱连接，第三灯管组的所有石英灯管的正端供电线缆与C相接线柱连接，第一灯管组、第二灯管组以及第三灯管组中的所有石英灯管的负端供电线缆与零线接线柱连接，所述A相接线柱、B相接线柱以及C相接线柱均与可控硅调整单元连接，所述可控硅调整单元与高压电源连接，所述加热源固定在底部圆盘和顶部圆盘之间，

所述冷却组件设置在发动机加热组件的外侧，所述导流组件正对发动机出口。

上述石英灯管包括钨丝、石英玻璃管以及镀在石英玻璃管外侧的包反射层，所述钨丝位于石英玻璃管内，所述石英玻璃管充填有惰性气体。

还包括水冷夹套，所述水冷夹套固定在顶部圆盘上，所述水冷夹套位于发动机的出口处且正对导流组件。

上述冷却组件包括多个冷却环管、降温管以及冷却支架，所述冷却支架固定在分隔板上，所述降温管固定在分隔板上，所述多个冷却环管围绕发热源且固定在冷却支架上，所述降温管的入口端设置有冷气接头，所述降温管与多个冷却环管均连通，所述多个冷却环管的管壁上均设置有多个排气孔。