一種主動(dòng)冷卻亞燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻和燃燒閉環(huán)切換裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種主動(dòng)冷卻亞燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻和燃燒閉環(huán)切換裝置，包括：供油系統(tǒng)、煤油管路、切換系統(tǒng)、氫氣供給系統(tǒng)、點(diǎn)火器、測(cè)量系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，其中，供油系統(tǒng)提供用于冷卻和燃燒的煤油；煤油管路包括煤油輸送總管路、超臨界態(tài)煤油管路和液態(tài)煤油管路；氫氣供給系統(tǒng)與點(diǎn)火器相連，點(diǎn)火器用于點(diǎn)燃煤油；控制系統(tǒng)用于控制煤油和氫氣輸送，控制點(diǎn)火器點(diǎn)燃煤油，以及根據(jù)測(cè)量系統(tǒng)檢測(cè)到的煤油溫度，控制切換系統(tǒng)使超臨界態(tài)煤油管路處于關(guān)閉或?qū)顟B(tài)。本發(fā)明使得亞燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)從單一的液態(tài)煤油燃燒工況提升到液態(tài)煤油燃燒和超臨界態(tài)煤油燃燒的雙模態(tài)工況，而且，超臨界態(tài)煤油燃燒大大提高了亞燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒效率。
【專利說(shuō)明】一種主動(dòng)冷卻亞燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻和燃燒閉環(huán)切換裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及亞燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域，特別涉及一種主動(dòng)冷卻亞燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻和燃燒閉環(huán)切換裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]主動(dòng)冷卻亞聲速燃燒沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)是依靠機(jī)載煤油對(duì)燃燒室進(jìn)行冷卻，煤油對(duì)燃燒室進(jìn)行冷卻的同時(shí)也是對(duì)煤油的預(yù)熱過(guò)程。將通過(guò)燃燒室壁面通道預(yù)熱后的煤油噴入燃燒室進(jìn)行燃燒，即構(gòu)成了閉環(huán)系統(tǒng)。
[0003]通常在主動(dòng)冷卻亞聲速燃燒沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程中流經(jīng)燃燒室壁面冷卻通道的煤油會(huì)經(jīng)歷從液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槌R界態(tài)的過(guò)程，這就需要針對(duì)不同物態(tài)煤油燃燒的進(jìn)行工作狀態(tài)的切換。為了實(shí)現(xiàn)上述內(nèi)容，既需要解決冷卻和燃燒的閉環(huán)結(jié)合，又需要解決不同物態(tài)煤油燃燒的切換。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提出一種主動(dòng)冷卻亞燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻和燃燒閉環(huán)切換裝置，適用于亞聲速燃燒沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻和燃燒閉環(huán)工作，并能夠在液態(tài)和超臨界態(tài)煤油燃燒兩種工況下進(jìn)行燃燒切換。
[0005]為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種主動(dòng)冷卻亞燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻和燃燒閉環(huán)切換裝置，包括:供油系統(tǒng)、煤油管路、切換系統(tǒng)、氫氣供給系統(tǒng)、點(diǎn)火器、測(cè)量系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，其中，
[0006]所述供油系統(tǒng)與煤油管路相連，提供用于冷卻和燃燒的煤油；所述煤油管路包括煤油輸送總管路、超臨界態(tài)煤油管路和液態(tài)煤油管路，其中，所述煤油輸送總管路對(duì)亞燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室和尾噴管進(jìn)行冷卻，所述煤油輸送總管路的出口連接超臨界態(tài)煤油管路和液態(tài)煤油管路；
[0007]所述氫氣供給系統(tǒng)與點(diǎn)火器相連，所述點(diǎn)火器位于在燃燒室壁面上，用于點(diǎn)燃煤油；
[0008]所述控制系統(tǒng)與供油系統(tǒng)、氫氣供給系統(tǒng)、點(diǎn)火器、測(cè)量系統(tǒng)和切換系統(tǒng)相連，用于控制煤油和氫氣輸送，控制點(diǎn)火器點(diǎn)燃煤油，以及根據(jù)測(cè)量系統(tǒng)檢測(cè)到的煤油溫度，控制切換系統(tǒng)使超臨界態(tài)煤油管路處于關(guān)閉或?qū)顟B(tài)。
[0009]優(yōu)選地，所述切換系統(tǒng)包括煤油切換閥，所述煤油切換閥位于超臨界態(tài)煤油管路上，初始為關(guān)閉狀態(tài)；
[0010]所述測(cè)量系統(tǒng)包括溫度傳感器，所述溫度傳感器位于煤油輸送總管路上，尾噴管冷卻煤油出口和音速噴管流量計(jì)之間；所述控制系統(tǒng)與所述溫度傳感器和煤油切換閥相連；控制系統(tǒng)通過(guò)溫度傳感器檢測(cè)到煤油溫度達(dá)到超臨界狀態(tài)時(shí)，則開啟煤油切換閥，使超臨界態(tài)煤油管路和液態(tài)煤油管路均為導(dǎo)通狀態(tài)。
[0011]優(yōu)選地，所述裝置還包括冷凝器和冷卻管道；所述切換系統(tǒng)還包括二位五通閥、第一氣動(dòng)截止閥和第二氣動(dòng)截止閥；所述冷凝器與所述冷卻管道相連，用于收集實(shí)驗(yàn)開始前提前通入的冷卻煤油和實(shí)驗(yàn)結(jié)束后繼續(xù)對(duì)設(shè)備進(jìn)行冷卻的煤油；
[0012]所述煤油輸送總管路上設(shè)置有音速噴管流量計(jì)，所述第一氣動(dòng)截止閥位于所述煤油輸送總管路上，音速噴管流量計(jì)的出口 ；所述第二氣動(dòng)截止閥位于所述冷卻管道上；所述冷卻管道一端連接所述煤油輸送總管路，且位于音速噴管流量計(jì)的出口和第一氣動(dòng)截止閥之間，另一端連接所述冷凝器；
[0013]所述二位五通閥與控制系統(tǒng)相連，且二位五通閥的常開端連接第二氣動(dòng)截止閥，二位五通閥的常閉端連接第一氣動(dòng)截止閥；實(shí)驗(yàn)時(shí)，控制系統(tǒng)控制二位五通閥動(dòng)作，使得第一氣動(dòng)截止閥打開，第二氣動(dòng)截止閥關(guān)閉。
[0014]優(yōu)選地，所述超臨界態(tài)煤油管路末端設(shè)置有超臨界態(tài)煤油噴油孔，所述超臨界態(tài)煤油噴油孔位于燃燒室面向尾噴管的法蘭盤上；
[0015]所述液態(tài)煤油管路末端設(shè)置有液態(tài)煤油噴油孔，所述液態(tài)煤油噴油孔位于進(jìn)氣道與燃燒室連接處的進(jìn)氣道側(cè)壁面上。
[0016]優(yōu)選地，所述超臨界態(tài)煤油噴油孔的面積比液態(tài)煤油噴油孔面積大一個(gè)數(shù)量級(jí)。
[0017]優(yōu)選地，所述超臨界態(tài)煤油噴油孔為8個(gè)，直徑為1.5毫米；
[0018]所述液態(tài)煤油噴油孔在兩側(cè)進(jìn)氣道上各有4個(gè)，直徑為0.4mm毫米。
[0019]優(yōu)選地，所述點(diǎn)火器位于所述法蘭盤的圓心；所述氫氣供給系統(tǒng)與所述超臨界態(tài)煤油噴油孔相連，用于將引燃用的氫氣借用超臨界煤油噴孔噴入燃燒室；
[0020]所述控制系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)開始時(shí)和控制切換系統(tǒng)使超臨界態(tài)煤油管路處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，控制點(diǎn)火器點(diǎn)火。
[0021]優(yōu)選地，所述供油系統(tǒng)包括相連的儲(chǔ)油罐和油泵，所述油泵與煤油輸送總管路相連；
[0022]所述切換系統(tǒng)還包括煤油總開關(guān)閥，所述煤油總開關(guān)閥與所述控制系統(tǒng)相連，位于所述煤油輸送總管上。
[0023]優(yōu)選地，所述測(cè)量系統(tǒng)還包括渦輪流量計(jì)和壓力傳感器；
[0024]所述渦輪流量計(jì)位于所述煤油輸送總管上，用于測(cè)量煤油流量，并將測(cè)量結(jié)果發(fā)送至所述控制系統(tǒng)；
[0025]所述壓力傳感器位于煤油輸送總管路上，尾噴管冷卻煤油出口和音速噴管流量計(jì)之間，與所述控制系統(tǒng)相連，用于測(cè)量尾噴管冷卻煤油出口的煤油壓力，并將測(cè)量結(jié)果發(fā)送至所述控制系統(tǒng)。
[0026]在主動(dòng)冷卻亞燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)上應(yīng)用本發(fā)明的冷卻和燃燒閉環(huán)切換裝置，一方面，使得亞燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)從單一的液態(tài)煤油燃燒工況提升到液態(tài)煤油燃燒和超臨界態(tài)煤油燃燒的雙模態(tài)工況；另一方面，超臨界態(tài)煤油燃燒大大提高了亞燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒效率。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0027]圖1是本發(fā)明實(shí)施例的主動(dòng)冷卻亞燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻和燃燒閉環(huán)切換裝置示意圖；
[0028]圖2是本發(fā)明實(shí)施例的主動(dòng)冷卻亞燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒推力曲線；[0029]圖3是本發(fā)明實(shí)施例的主動(dòng)冷卻亞燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道和燃燒室總溫曲線?！揪唧w實(shí)施方式】
[0030]下文中將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互任意組合。
[0031]如圖1所示，本發(fā)明實(shí)驗(yàn)中所使用的亞燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)由進(jìn)氣道、燃燒室和尾噴管組成。進(jìn)氣道由兩個(gè)弧形通道連接到燃燒室上；燃燒室截面為圓形，由兩段直徑不等的圓柱筒組成；尾噴管截面也是圓形，尾噴管先收縮后擴(kuò)張。實(shí)驗(yàn)中需要冷卻的部分包括燃燒室和尾噴管兩部分。燃燒室和尾噴管的壁面內(nèi)開設(shè)冷卻通道，煤油從冷卻通道內(nèi)流過(guò)，帶走壁面熱量，以保護(hù)燃燒室和尾噴管。
[0032]本發(fā)明實(shí)施例的主動(dòng)冷卻亞燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻和燃燒閉環(huán)切換裝置包括:供油系統(tǒng)、煤油管路、切換系統(tǒng)、氫氣供給系統(tǒng)、點(diǎn)火器、測(cè)量系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，其中，
[0033]所述供油系統(tǒng)與煤油管路相連，提供用于冷卻和燃燒的煤油；所述煤油管路包括煤油輸送總管路、超臨界態(tài)煤油管路和液態(tài)煤油管路，其中，所述煤油輸送總管路對(duì)亞燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室和尾噴管進(jìn)行冷卻，所述煤油輸送總管路的出口連接超臨界態(tài)煤油管路和液態(tài)煤油管路；
[0034]所述氫氣供給系統(tǒng)與點(diǎn)火器相連，所述點(diǎn)火器位于在燃燒室壁面上，用于點(diǎn)燃煤油；
[0035]所述控制系統(tǒng)與供油系統(tǒng)、氫氣供給系統(tǒng)、點(diǎn)火器、測(cè)量系統(tǒng)和切換系統(tǒng)相連，用于控制煤油和氫氣輸送，控制點(diǎn)火器點(diǎn)燃煤油，以及根據(jù)測(cè)量系統(tǒng)檢測(cè)到的煤油溫度，控制切換系統(tǒng)使超臨界態(tài)煤油管路處于關(guān)閉或?qū)顟B(tài)。
[0036]該裝置還可包括冷凝器和冷卻管道，所述冷凝器與所述冷卻管道相連，用于收集實(shí)驗(yàn)開始前提前通入的冷卻煤油和實(shí)驗(yàn)結(jié)束后繼續(xù)對(duì)設(shè)備進(jìn)行冷卻的煤油。冷卻管道一端連接所述煤油輸送總管路，且位于音速噴管流量計(jì)的出口和第一氣動(dòng)截止閥之間，另一端連接所述冷凝器；
[0037]供油系統(tǒng)包括相連的儲(chǔ)油罐和油泵(柱塞泵)，油泵與煤油輸送總管路相連。
[0038]氫氣供給系統(tǒng)包括相連的氫氣儲(chǔ)氣瓶和氫氣管道。
[0039]切換系統(tǒng)包括切換系統(tǒng)還包括煤油總開關(guān)閥、氫引開關(guān)閥、煤油切換閥、二位五通閥、第一氣動(dòng)截止閥和第二氣動(dòng)截止閥。煤油總開關(guān)閥、氫引開關(guān)閥、煤油切換閥和二位五通閥均與控制系統(tǒng)相連。煤油總開關(guān)閥位于所述煤油輸送總管上，氫引開關(guān)閥位于氫氣管道上；煤油切換閥位于超臨界態(tài)煤油管路上；第一氣動(dòng)截止閥位于煤油輸送總管路上，音速噴管流量計(jì)的出口；第二氣動(dòng)截止閥位于所述冷卻管道上；二位五通閥的常開端連接第二氣動(dòng)截止閥，二位五通閥的常閉端連接第一氣動(dòng)截止閥。
[0040]測(cè)量系統(tǒng)包括渦輪流量計(jì)、溫度傳感器和壓力傳感器，所述渦輪流量計(jì)位于所述煤油輸送總管上，煤油總開關(guān)閥之后，用于測(cè)量煤油流量，并將測(cè)量結(jié)果發(fā)送至所述控制系統(tǒng)。溫度傳感器位于煤油輸送總管路上，尾噴管冷卻煤油出口和音速噴管流量計(jì)之間；所述控制系統(tǒng)與所述溫度傳感器和煤油切換閥相連；控制系統(tǒng)通過(guò)溫度傳感器檢測(cè)到煤油溫度達(dá)到超臨界狀態(tài)時(shí)，則開啟煤油切換閥，使超臨界態(tài)煤油管路和液態(tài)煤油管路均為導(dǎo)通狀態(tài)。壓力傳感器位于煤油輸送總管路上，尾噴管冷卻煤油出口和音速噴管流量計(jì)之間，與所述控制系統(tǒng)相連，用于測(cè)量尾噴管冷卻煤油出口的煤油壓力，并將測(cè)量結(jié)果發(fā)送至所述控制系統(tǒng)。
[0041]超臨界態(tài)煤油管路末端設(shè)置有超臨界態(tài)煤油噴油孔，液態(tài)煤油管路末端設(shè)置有液態(tài)煤油噴油孔。液態(tài)煤油噴孔的設(shè)計(jì)可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)所需的液態(tài)煤油流量進(jìn)行設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)思路是根據(jù)孔板流量計(jì)的原理，選擇合適的噴注壓力和流量計(jì)算設(shè)計(jì)其噴孔面積。因?yàn)槌R界態(tài)煤油比液態(tài)煤油密度約小一個(gè)數(shù)量級(jí)，要使得同樣流量的超臨界態(tài)煤油能夠噴注進(jìn)入燃燒室，需要所述超臨界態(tài)煤油噴油孔面積要比液態(tài)煤油噴油孔面積大一個(gè)數(shù)量級(jí)?？紤]到煤油密度隨溫度的變化，所述超臨界態(tài)煤油噴孔要設(shè)置的更大一些，而超臨界態(tài)時(shí)煤油流量通過(guò)音速噴管流量計(jì)進(jìn)行控制。本實(shí)施例中，液態(tài)煤油噴油孔設(shè)置在進(jìn)氣道與燃燒室連接處的進(jìn)氣道側(cè)壁面上，兩側(cè)進(jìn)氣道上各設(shè)置了 4個(gè)Φ0.4mm的孔。超臨界態(tài)煤油噴油孔設(shè)置在燃燒室面向尾噴管的法蘭盤上，以法蘭圓心為圓心45mm為半徑開設(shè)了 8個(gè)Φ1.5mm的噴油孔。由于超臨界態(tài)煤油噴孔的面積比液態(tài)煤油噴孔的面積大一個(gè)數(shù)量級(jí)以上，故在超臨界態(tài)煤油管路開通時(shí)，液態(tài)煤油管路的煤油流量可以忽略。
[0042]在本發(fā)明中，冷卻煤油的供油是由油泵從儲(chǔ)油罐中抽取室溫狀態(tài)的液態(tài)煤油并供給冷卻油路。液態(tài)煤油的流量通過(guò)油泵出口處的渦輪流量計(jì)測(cè)量其流量并反饋給控制系統(tǒng)。冷卻煤油從燃燒室前端的冷卻油入口進(jìn)入燃燒室的冷卻通道，對(duì)燃燒室進(jìn)行冷卻之后，再進(jìn)入尾噴管的冷卻通道，對(duì)尾噴管進(jìn)行冷卻。燃燒室和尾噴管在冷卻油路上是串聯(lián)關(guān)系，只需一路煤油進(jìn)行冷卻。冷卻煤油從尾噴管末端的冷卻煤油出口流出，此時(shí)用溫度傳感器(如K行熱電偶)和壓力傳感器分別測(cè)量冷卻煤油出口溫度和壓力，并反饋給控制系統(tǒng)。在壓力和溫度測(cè)量點(diǎn)之后，煤油輸送總管路立即連接音速噴管流量計(jì)。音速噴管流量計(jì)的原理是根據(jù)超臨界態(tài)液態(tài)的流動(dòng)特性與氣體一樣，只要溫度夠高，可以加速到音速而不發(fā)生凝結(jié)，因此，氣態(tài)和超臨界態(tài)煤油的流量可以用音速噴管流量計(jì)測(cè)量。當(dāng)煤油達(dá)到超臨界溫度時(shí)，根據(jù)音速噴管流量計(jì)入口的壓力、溫度和流量計(jì)的通徑面積就可以計(jì)算煤油流量。當(dāng)煤油溫度低于超臨界溫度時(shí)，煤油的密度遠(yuǎn)大于超臨界煤油密度，故對(duì)于液態(tài)煤油音速噴管流量計(jì)不起流量控制作用。煤油經(jīng)過(guò)音速噴管流量計(jì)之后，煤油輸送總管路分為兩路，一路通向冷凝器，另一路將煤油通入燃燒室噴油孔進(jìn)行燃燒。這兩路管道上各安裝了一個(gè)氣動(dòng)截止閥，兩個(gè)氣動(dòng)截止閥由一個(gè)二位五通閥控制，通向冷凝器管路的第二氣動(dòng)截止閥接二位五通閥的常通端口，通向燃燒室噴油孔管路的第一氣動(dòng)截止閥接二位五通閥的常閉端口。以此來(lái)保證通向冷凝器和燃燒室噴油孔的兩條管路中有且僅有一條是暢通的。冷凝器用于收集實(shí)驗(yàn)開始前預(yù)排放的冷卻煤油和實(shí)驗(yàn)結(jié)束后繼續(xù)冷卻保護(hù)實(shí)驗(yàn)裝置的冷卻煤油。因此，通向冷凝器的管路要保持常通狀態(tài)。而實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，二位五通閥切換，打開通向燃燒室噴油孔的管路，關(guān)閉通向冷凝器的管路，使得冷卻煤油噴入燃燒室。冷卻煤油通向燃燒室的管路又分為兩路，一路為液態(tài)煤油管路，通向燃燒室液態(tài)煤油噴油孔，另一路為超臨界態(tài)煤油管路，通向燃燒室超臨界態(tài)煤油噴油孔。液態(tài)煤油管路上設(shè)置有一個(gè)氣動(dòng)截止閥作為煤油切換閥。在煤油溫度未達(dá)到超臨界溫度時(shí)，煤油切換閥處于關(guān)閉狀態(tài)，此時(shí)只有液態(tài)煤油管路通暢。當(dāng)煤油溫度達(dá)到超臨界溫度后，煤油切換閥開啟，此時(shí)液態(tài)煤油管路和超臨界態(tài)煤油管路均為通暢狀態(tài)。當(dāng)液態(tài)煤油噴入燃燒室時(shí)，同時(shí)開啟點(diǎn)火器和氫氣將液態(tài)煤油點(diǎn)燃。由于超臨界態(tài)煤油噴油孔面積比液態(tài)煤油噴油孔面積大一個(gè)數(shù)量級(jí)以上，故當(dāng)煤油切換閥開啟后，90%以上的煤油從超臨界態(tài)煤油噴油孔噴入燃燒室。通過(guò)煤油切換閥的通斷就解決了液態(tài)煤油和超臨界態(tài)煤油的切換。并且在切換瞬間開啟點(diǎn)火器3秒鐘，就可以保證切換后超臨界態(tài)煤油能夠順利點(diǎn)燃。
[0043]圖2給出的主動(dòng)冷卻亞燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)中的推力隨時(shí)間變化曲線。從圖中可以39s時(shí)推力有一個(gè)下降的突變。此時(shí)刻代表的是液態(tài)煤油和超臨界態(tài)煤油切換點(diǎn)。從圖中看出切換后推力迅速恢復(fù)，表明了超臨界態(tài)煤油切換后正常燃燒。圖3給出的是亞燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道和燃燒室總溫隨時(shí)間變化曲線。從圖中可以看出，進(jìn)氣道總溫在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中始終保持平穩(wěn)狀態(tài)。證明來(lái)流的熱空氣溫度是恒溫的。而燃燒室總溫同樣在39s時(shí)出現(xiàn)了一個(gè)下降的突變。39s之前的是液態(tài)煤油燃燒，39s之后是超臨界態(tài)煤油燃燒，可以看出超臨界態(tài)煤油燃燒溫度比液態(tài)煤油燃燒溫度更高。證明了超臨界態(tài)煤油燃燒效率更高。
[0044]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種主動(dòng)冷卻亞燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻和燃燒閉環(huán)切換裝置，其特征在于，包括:供油系統(tǒng)、煤油管路、切換系統(tǒng)、氫氣供給系統(tǒng)、點(diǎn)火器、測(cè)量系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，其中， 所述供油系統(tǒng)與煤油管路相連，提供用于冷卻和燃燒的煤油；所述煤油管路包括煤油輸送總管路、超臨界態(tài)煤油管路和液態(tài)煤油管路，其中，所述煤油輸送總管路對(duì)亞燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室和尾噴管進(jìn)行冷卻，所述煤油輸送總管路的出口連接超臨界態(tài)煤油管路和液態(tài)煤油管路； 所述氫氣供給系統(tǒng)與點(diǎn)火器相連，所述點(diǎn)火器位于在燃燒室壁面上，用于點(diǎn)燃煤油； 所述控制系統(tǒng)與供油系統(tǒng)、氫氣供給系統(tǒng)、點(diǎn)火器、測(cè)量系統(tǒng)和切換系統(tǒng)相連，用于控制煤油和氫氣輸送，控制點(diǎn)火器點(diǎn)燃煤油，以及根據(jù)測(cè)量系統(tǒng)檢測(cè)到的煤油溫度，控制切換系統(tǒng)使超臨界態(tài)煤油管路處于關(guān)閉或?qū)顟B(tài)。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于， 所述切換系統(tǒng)包括煤油切換閥，所述煤油切換閥位于超臨界態(tài)煤油管路上，初始為關(guān)閉狀態(tài)； 所述測(cè)量系統(tǒng)包括溫度傳感器，所述溫度傳感器位于煤油輸送總管路上，尾噴管冷卻煤油出口和音速噴管流量計(jì)之間；所述控制系統(tǒng)與所述溫度傳感器和煤油切換閥相連；控制系統(tǒng)通過(guò)溫度傳感器檢測(cè)到煤油溫度達(dá)到超臨界狀態(tài)時(shí)，則開啟煤油切換閥，使超臨界態(tài)煤油管路和液態(tài)煤油管路均為導(dǎo)通狀態(tài)。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于， 所述裝置還包括冷凝器和冷卻管道；所述切換系統(tǒng)還包括二位五通閥、第一氣動(dòng)截止閥和第二氣動(dòng)截止閥；所述冷凝器與所述冷卻管道相連，用于收集實(shí)驗(yàn)開始前提前通入的冷卻煤油和實(shí)驗(yàn)結(jié)束后繼續(xù)對(duì)設(shè)備進(jìn)行冷卻的煤油；` 所述煤油輸送總管路上設(shè)置有音速噴管流量計(jì)，所述第一氣動(dòng)截止閥位于所述煤油輸送總管路上，音速噴管流量計(jì)的出口；所述第二氣動(dòng)截止閥位于所述冷卻管道上；所述冷卻管道一端連接所述煤油輸送總管路，且位于音速噴管流量計(jì)的出口和第一氣動(dòng)截止閥之間，另一端連接所述冷凝器； 所述二位五通閥與控制系統(tǒng)相連，且二位五通閥的常開端連接第二氣動(dòng)截止閥，二位五通閥的常閉端連接第一氣動(dòng)截止閥；實(shí)驗(yàn)時(shí)，控制系統(tǒng)控制二位五通閥動(dòng)作，使得第一氣動(dòng)截止閥打開，第二氣動(dòng)截止閥關(guān)閉。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于， 所述超臨界態(tài)煤油管路末端設(shè)置有超臨界態(tài)煤油噴油孔，所述超臨界態(tài)煤油噴油孔位于燃燒室面向尾噴管的法蘭盤上； 所述液態(tài)煤油管路末端設(shè)置有液態(tài)煤油噴油孔，所述液態(tài)煤油噴油孔位于進(jìn)氣道與燃燒室連接處的進(jìn)氣道側(cè)壁面上。
5.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于， 所述超臨界態(tài)煤油噴油孔的面積比液態(tài)煤油噴油孔面積大一個(gè)數(shù)量級(jí)。
6.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于， 所述超臨界態(tài)煤油噴油孔為8個(gè)，直徑為1.5毫米； 所述液態(tài)煤油噴油孔在兩側(cè)進(jìn)氣道上各有4個(gè)，直徑為0.4mm毫米。
7.如權(quán)利要求4~6中任意一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述點(diǎn)火器位于所述法蘭盤的圓心；所述氫氣供給系統(tǒng)與所述超臨界態(tài)煤油噴油孔相連，用于將引燃用的氫氣借用超臨界煤油噴孔噴入燃燒室； 所述控制系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)開始時(shí)和控制切換系統(tǒng)使超臨界態(tài)煤油管路處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，控制點(diǎn)火器點(diǎn)火。
8.如權(quán)利要求1所述裝置，其特征在于， 所述供油系統(tǒng)包括相連的儲(chǔ)油罐和油泵，所述油泵與煤油輸送總管路相連； 所述切換系統(tǒng)還包括煤油總開關(guān)閥，所述煤油總開關(guān)閥與所述控制系統(tǒng)相連，位于所述煤油輸送總管上。
9.如權(quán)利要求1~8中任意一項(xiàng)所述裝置，其特征在于， 所述測(cè)量系統(tǒng)還包括渦輪流量計(jì)和壓力傳感器； 所述渦輪流量計(jì)位于所述煤油輸送總管上，用于測(cè)量煤油流量，并將測(cè)量結(jié)果發(fā)送至所述控制系統(tǒng)； 所述壓力傳感器位于煤油輸送總管路上，尾噴管冷卻煤油出口和音速噴管流量計(jì)之間，與所述控制系統(tǒng)相連 ，用于測(cè)量尾噴管冷卻煤油出口的煤油壓力，并將測(cè)量結(jié)果發(fā)送至所述控制系統(tǒng)。
【文檔編號(hào)】F02K7/10GK103557092SQ201310452002
【公開日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年9月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月27日
【發(fā)明者】袁濤, 李龍, 陸陽(yáng), 孟令瑾, 黃鵬, 范學(xué)軍 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院力學(xué)研究所