[发明专利]一种水循环冷却的氢与温度可控的空气地面试验系统

说明书

本发明提供了一种水循环冷却的氢与温度可控的空气地面试验系统，包括常温氧气系统、常温空气系统、常温氢气系统、水循环系统、预燃室和主燃室；常温氧气系统将常温氧气输送至预燃室；常温空气系统将常温空气输送至预燃室；常温氢气系统将常温氢气分别输送至预燃室和主燃室；预燃室将常温氧气和常温空气混合后得到混有氧气的空气；将常温氢气与混有氧气的空气进行燃烧得到需求温度的热空气；主燃室将需求温度的热空气与常温氢气进行燃烧，通过水循环系统进行冷却；采用预燃室方式将常温空气与常温氧气汇流后进入到预燃室内与氢气进行燃烧使空气温度升高至需求温度，避免了热空气与常温氧气掺混导致的温度降低问题；采用水循环系统提高换热效率。

技术领域

本发明涉及航空航天技术领域，尤其是涉及一种水循环冷却的氢与温度可控的空气地面试验系统。

背景技术

在预冷吸气组合发动机领域，常见的有液氢对总温较高的来流空气进行预冷，并且预冷结束后形成的氢气与空气进行燃烧产生推力。在预冷吸气组合发动机的燃烧室进行地面试验时，需要制备与来流空气温度(700-800K)相当的热空气，并将热空气与氢气点燃进行燃烧，同时由于燃烧温度在2500-3000K，需要将燃烧室进行冷却。

目前将空气进行加热的方式主要有两种，第一种方式是采用电加热方式，采用电加热器实时对来流空气进行加热，当空气流量超过1kg/s时，电功率将达到700-800kW，采用上述电加热方式会导致电功率过大。

第二种方式是采用预燃室方式，将氢气与空气在第一预燃室内燃烧，然后再在第二预燃室内加入消耗掉的氧气。第二种方式需要采用两个预燃室，第一预燃室用来使空气与氢气进行燃烧，第二预燃室将热空气与氧气掺混，同时氧气与热空气混合时存在冷热流体掺混问题，将导致产生的热空气温度有所降低；若采用热氧气还需要将氧气先进行加热再掺混，过程繁琐复杂。

氢气与热空气在地面燃烧室进行试验时，需要采用一定的冷却方式才能使燃烧室不被高温破坏，目前常见的水循环冷却方式多为低压水泵循环冷却，此方式冷却的效率不高，难以满足带走热空气与氢气燃烧产生的大量热量的需求。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种水循环冷却的氢与温度可控的空气地面试验系统，采用预燃室方式将常温空气与常温氧气汇流后再进入到预燃室内与少量氢气进行燃烧使空气温度升高至需求温度，避免了热空气与常温氧气掺混导致的温度降低问题；采用水循环系统可以提高换热效率。

第一方面，本发明实施例提供了水循环冷却的氢与温度可控的空气地面试验系统，所述系统包括：常温氧气系统、常温空气系统、常温氢气系统、水循环系统、预燃室和主燃室；

所述常温氧气系统、所述常温空气系统和所述常温氢气系统分别与所述预燃室相连接，所述预燃室和所述水循环系统分别与所述主燃室相连接；

所述常温氧气系统，用于将常温氧气输送至所述预燃室；

所述常温空气系统，用于将常温空气输送至所述预燃室；

所述常温氢气系统，用于将常温氢气分别输送至所述预燃室和所述主燃室；

所述预燃室，用于将所述常温氧气和所述常温空气混合后，得到混有氧气的空气；将所述常温氢气与所述混有氧气的空气进行燃烧，得到需求温度的热空气；

所述主燃室，用于将所述需求温度的热空气与所述常温氢气进行燃烧，并通过所述水循环系统进行冷却。

进一步的，还包括干燥器；

所述干燥器，分别与所述预燃室和所述主燃室相连接，用于对所述需求温度的热空气进行干燥，得到干燥后的热空气；

其中，所述干燥器内设置有干燥剂。