[发明专利]一种模块化单双喉道切换式蒸汽生成装置

说明书

本发明提供一种模块化单双喉道切换式蒸汽生成装置，解决现有蒸汽生成方式，或存在系统复杂、成本高，蒸汽压力无法满足要求，或点火可靠性低，在极端情况下引发爆炸的问题。装置包括依次连接的头部、燃烧室、第一喉道和出口室；头部包括头部壳体、支撑管、酒精喷嘴中心体和旋流器，头部壳体包括套筒和端盖，套筒上设有空气入口；支撑管前端设在端盖上且设有酒精入口，后端伸入燃烧室内且端部为内锥形开口；酒精喷嘴中心体穿设在支撑管上，前端伸出支撑管且能沿支撑管轴向移动，后端设有与内锥形开口配合的锥形凸台；旋流器套装在支撑管的后端；燃烧室上设有多个透气孔；第一喉道内第一冷却介质腔和第一介质入口用于对燃烧室产生的燃气进行降温。

技术领域

本发明属于冲压发动机直连试验领域，具体涉及一种空气、酒精、水燃烧的模块化单双喉道切换式蒸汽生成装置，用于冲压发动机地面试验引射系统。

背景技术

飞行中的冲压发动机，从大气中吸取空气作为工质，它的内流和外流工作状况由一定飞行高度的大气参数：静压、静温和飞行速度决定，它的独立参数是总压、总温和飞行马赫数。

发动机的飞行弹道点参数决定了大气环境中的压力参数，在地面试验过程中，需要模拟发动机喷管出口的排气反压。通常是将发动机放置于真空舱内，采用引射器来生成一定高度对应的真空压力，引射工质有空气、蒸汽等，引射系统工作时间与空气的储量密切相关，随着时间加长，储存空气带来的成本将大大提高，因此对于长程时间必须采用蒸汽引射来完成。冲压发动机试验过程中，蒸汽引射系统的蒸汽温度为220℃，压力为1.2MPa，蒸汽流量根据被引射气体流量来计算。

目前蒸汽生成方式有锅炉生产、采用液氧酒精燃烧生产等。其中，锅炉生产蒸汽方式，存在系统复杂、成本高，蒸汽压力无法满足要求；采用液氧酒精燃烧加热水生成蒸汽的方式，其供应系统由液氧、酒精、水等组成，由于液氧属于低温、易燃易爆介质，试验台对其存贮与使用过程均存在一定的安全风险，并影响点火可靠性，以及在极端情况下会由于同轴离心喷管的串腔而导致爆炸等问题的发生。另外液氧需要配套的低温管路和系统，使得成本较高。

发明内容

为了解决现有蒸汽生成方式，或存在系统复杂、成本高，蒸汽压力无法满足要求，或由于使用低温液氧工质带来易燃易爆风险，点火可靠性低，并且在极端情况下引发爆炸的技术问题，本发明提供了一种模块化单双喉道切换式蒸汽生成装置，生成一定压力、温度和流量的水蒸汽。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：

一种模块化单双喉道切换式蒸汽生成装置，其特殊之处在于：包括依次同轴连接的头部、燃烧室、第一喉道和出口室；

所述头部包括头部壳体、支撑管、酒精喷嘴中心体和旋流器，头部壳体包括套筒和设置在套筒前端的端盖，套筒上设有空气入口；支撑管为套管结构，其前端设置在端盖上且设有酒精入口，后端伸入燃烧室内且端部为内锥形开口；酒精喷嘴中心体同轴穿设在支撑管上，其前端伸出支撑管前端且能沿支撑管轴向移动，后端设有与所述内锥形开口配合的锥形凸台，锥形凸台与内锥形开口之间形成与酒精环缝喷口；旋流器套装在支撑管的后端；

所述燃烧室包括燃烧室外壳、燃烧室内壳、第一法兰以及穿设在燃烧室外壳和燃烧室内壳上的点火器；燃烧室外壳设置在燃烧室内壳外侧，燃烧室外壳前端部与套筒后端相连，燃烧室内壳前端部与旋流器相连；第一法兰设置在燃烧室外壳和燃烧室内壳的后端部；

所述燃烧室内壳沿轴向设有至少一个透气孔组，每个透气孔组包括沿燃烧室内壳圆周方向均布的多个透气孔；

所述第一喉道包括第一喉道内壳、设置在第一喉道内壳外侧的第一喉道外壳以及设置在第一喉道外壳两端的第二法兰和第三法兰，第二法兰、第三法兰、第一喉道内壳外壁和第一喉道外壳内壁之间形成第一冷却介质腔；

所述第二法兰与第一法兰连接，第一喉道外壳后端设有第一介质入口；

所述第一喉道内壳前端内壁设有与第一冷却介质腔连通的第一喷注单元，用于对燃烧室产生的燃气进行降温。