[发明专利]一种高超声速高温风洞气动布局方法

权利要求书

1.一种高超声速高温风洞气动布局方法，其特征在于，所述的气动布局方法包括以下步骤：

S10.进行气动系统设计；

根据高超声速高温风洞试验需求，确定高超声速高温风洞满足两种试验要求，一种是试验时间30秒以内的气动试验，另一种是试验时间30秒以上的热考核试验和发动机试验；同时，确定高超声速高温风洞的氧化剂为空气和氧气的混合气体，燃料为异丁烷，空气为高压空气，氧气为液态氧，异丁烷为液态异丁烷，利用氮气为液氧和液态异丁烷增压；

S20.进行气动布局设计；

气动布局包括通过管道和阀门从前至后顺序连接的空氧混合装置（105）、燃烧加热装置（106）、试验舱（107）、扩压器（108）和真空球罐（109）；空氧混合装置（105）的入口并联液氧系统（101）和空气系统（102）；燃烧加热装置（106）的进气口分别连接异丁烷系统（103）和氮气系统（104）；真空球罐（109）出口分成两路，一路连接预抽真空系统（110），另一路顺序连接冷凝装置（111）和真空泵组（112）；同时，氮气系统（104）还分别连接液氧系统（101）和异丁烷系统（103），为液氧和液态异丁烷增压；

S30.进行分系统气动布局设计；

S31.氮气系统（104）气动布局设计；

氮气系统（104）采用高压、中压、低压气动布局方案，包括通过管道和阀门从前至后顺序连接的液氮储罐（104-1）、液氮汽化器及泵组（104-2）、高压氮气储罐组（104-3）、第一减压装置及配套阀门组（104-4）、中压氮气储罐组（104-5）、第二减压装置及配套阀门组（104-6）和低压氮气储罐组（104-7）；

液氮储罐（104-1）和液氮汽化器及泵组（104-2）将液氮气化为氮气，为高压氮气储罐组（104-3）增压，高压氮气储罐组（104-3）的工作压力不低于30MPa；第一减压装置及配套阀门组（104-4）将高压氮气储罐组（104-3）中的高压氮气减压为中压氮气，并输入至中压氮气储罐组（104-5），同时隔绝高压氮气储罐组（104-3）和中压氮气储罐组（104-5），中压氮气储罐组（104-5）的工作压力不低于10MPa；第二减压装置及配套阀门组（104-6）将中压氮气储罐组（104-5）中的中压氮气减压为低压氮气并输入至低压氮气储罐组（104-7），同时隔绝中压氮气储罐组（104-5）和低压氮气储罐组（104-7），低压氮气储罐组（104-7）的工作压力不低于1MPa；

高压氮气储罐组（104-3）分别为液氧系统（101）和异丁烷系统（103）提供增压氮气，中压氮气储罐组（104-5）提供阀门控制气和消防氮气，低压氮气储罐组（104-7）提供临时气源；

S32.异丁烷系统（103）气动布局设计；

异丁烷系统（103）包括通过管道和阀门从前至后顺序连接的低压异丁烷储罐（103-1），并联的氮气增压系统（103-2）和机械泵增压系统（103-3），以及高压异丁烷储罐（103-4）；

并联的氮气增压系统（103-2）和机械泵增压系统（103-3）为低压异丁烷储罐（103-1）内的液态异丁烷向高压异丁烷储罐（103-4）加注提供了两条路径，使用时根据使用条件选择其中的一种；完成加注后，高压氮气储罐组（104-3）向高压异丁烷储罐（103-4）增压，将高压异丁烷储罐（103-4）中的高压异丁烷输入至燃烧加热装置（106），作为燃料工质参与燃烧反应，获得高温燃气；

S33.液氧系统（101）气动布局设计；

液氧系统（101）包括通过管道和阀门从前至后顺序连接的低压液氧储罐（101-1）、高压液氧液氮储罐（101-2）和多层保冷管道（101-3）；

高超声速高温风洞试验前，将液氮储罐（104-1）中的液氮通过液氮汽化器及泵组（104-2）加注至多层保冷管道（101-3）的外层并进行冷却，达到指定温度后，通过液氧的自增压特性将低压液氧储罐（101-1）加注至高压液氧液氮储罐（101-2），并通入多层保冷管道（101-3）的内层进行液氧预冷，达到指定温度后利用高压氮气储罐组（104-3）向高压液氧液氮储罐（101-2）增压，将液氧供应至空氧混合装置（105），实现液态氧和气态空气的均匀掺混，随后供应至燃烧加热装置（106），作为氧化剂参与燃烧反应，获得高温燃气。

2.根据权利要求1所述的高超声速高温风洞气动布局方法，其特征在于，所述的阀门包括截止阀、单向阀、溢流阀、快开阀中的一种或者二种以上的组合阀门。