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CN110887683A - 一种电加热式的超声速引射器实验系统 - Google Patents

一种电加热式的超声速引射器实验系统 Download PDF

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CN110887683A CN201911249245.7A CN201911249245A CN110887683A CN 110887683 A CN110887683 A CN 110887683A CN 201911249245 A CN201911249245 A CN 201911249245A CN 110887683 A CN110887683 A CN 110887683A
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王泰宇
孙明波
蔡尊
顾瑞
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National University of Defense Technology
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National University of Defense Technology
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Abstract

本发明提供一种电加热式的超声速引射器实验系统，包括空气气源通过气路连接电加热器，来自空气气源的来流空气经气路输入至电加热器加热，电加热器的输出管路联通超声速喷嘴的入口端，超声速喷嘴的出口端连接引射器套筒，经电加热器加热输出的气体通过超声速喷嘴加速后作为一次流进入引射器套筒，进行对二次流的抽吸。本发明采用电加热器预先加热的方式，保证了实验的安全，且实验参数易于调节，方便数据采集分析。

Description

一种电加热式的超声速引射器实验系统
技术领域
本发明是涉及引射器试验系统，特别是涉及一种电加热式的超声速引射器实验系统。
背景技术
引射器在工业领域应用广泛，由于工业类引射器的用途基本上为抽吸、增压等，增加一次流的温度反而不助于提高其引射性能，故针对引射器的研究往往不会涉及改变一次流总温。
然而针对某些特殊应用场合，如火箭基组合循环发动机(Rocket Based CombinedCycle，RBCC)，却必须要应用到高总温一次流的引射器。对于这一类必须要应用到高总温一次流的引射器，目前并没有足够多的实验进行研究，存在较多急需解决的问题。
目前，国内外一些学者对高总温引射器进行了大量研究，但均采用燃气发生器产生一次流，这样虽然可以产生高总温、总压的一次流，但是受限于燃气发生器的工作特性，其总温、总压的调节较为困难，变参数研究不易开展，同时实验危险系数大大增加，且由于高温效应，实验时长严格受限，对实验数据的提取带来不利影响。
因此，设计一套能够改变包括一次流总温在内的多参数的引射器试验系统十分重要。
发明内容
现有技术中普通引射器实验系统无法进行总温调节，而基于燃气发生器的引射实验系统设计复杂，危险性高且无法连续可调。本发明针对现有技术存在的上述缺陷，本发明提供一种电加热式的超声速引射器实验系统，本发明采用电加热器预先加热的方式，保证了实验的安全，且实验参数易于调节，方便数据采集分析。
为实现本发明之目的，采用以下技术方案予以实现：
一种电加热式的超声速引射器实验系统，包括空气气源通过气路连接电加热器，来自空气气源的来流空气经气路输入至电加热器加热，电加热器的输出管路联通超声速喷嘴的入口端，超声速喷嘴的出口端连接引射器套筒，经电加热器加热输出的气体通过超声速喷嘴加速后作为一次流进入引射器套筒，进行对二次流的抽吸。
作为本发明的优选技术方案，所述空气气源的和电加热器之间的气路上设置有截止阀、压力调节装置以及流量调节装置。
作为本发明的优选技术方案，所述压力调节装置为减压器，流量调节装置为流量调节阀。
作为本发明的优选技术方案，所述空气气源的和电加热器之间的气路上依次设置有截止阀、第一压力表、减压器、第二压力表、第一压力传感器、流量调节阀、第二压力传感器、第一温度传感器、涡轮流量计以及气动阀。
作为本发明的优选技术方案，所述电加热器设置有用于控制电加热器加热温度的来流温度控制箱。通过来流温度控制箱控制电加热器中来流空气的加热温度，电加热器对来流空气进行快速加热，提高其总温。
作为本发明的优选技术方案，所述电加热器的输出管路上设置有第二温度传感器，用于监测电加热器输出空气的温度。
作为本发明的优选技术方案，超声速喷嘴的出口端设置有第三温度传感器以及第三压力表。
本发明中采用的各温度传感器的型号不限，如采用热电偶探头对相应位置的温度进行测量。
本发明的优点在于：
本发明利用可调温的电加热器对来流高总压空气进行加热，从而实现对引射器主流温度的控制，可以对引射器系统进行更深入研究，同时采用电加热的方式安全系数高。采用电加热器加热主流，可以实现对一次流温度的便捷连续调控。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明实施例1的结构示意图；
图中标号：
1、空气气源；2、电加热器；3、超声速喷嘴；4、引射器套筒；5、截止阀；6、第一压力表；7、减压器；8、第二压力表；9、第一压力传感器；10、流量调节阀；11、第二压力传感器；12、第一温度传感器；13、涡轮流量计；14、气动阀；15、第二温度传感器；16、第三温度传感器；17、第三压力表。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造劳动前提下所获得的所有其它实施例，均属于本发明保护的范围。
参照图1，为本发明实施例1的结构示意图。
一种电加热式的超声速引射器实验系统，包括空气气源1通过气路连接电加热器2，来自空气气源1的来流空气经气路输入至电加热器2加热，电加热器2的输出管路联通超声速喷嘴3的入口端，超声速喷嘴3的出口端连接引射器套筒4，经电加热器2加热输出的气体通过超声速喷嘴3加速后作为一次流进入引射器套筒4，进行对二次流的抽吸。为了便于更换超声速喷嘴3，超声速喷嘴3可拆卸连接在电加热器2的输出管路上。引射器套筒4可拆卸连接在超声速喷嘴3的输出端。
所述空气气源1的和电加热器2之间的气路上依次设置有截止阀5、第一压力表6、减压器7、第二压力表8、第一压力传感器9、流量调节阀10、第二压力传感器11、第一温度传感器12、涡轮流量计13以及气动阀14。其中截止阀5可以为手动截止阀。第一压力表6对空气气源1输出的空气压力进行监测。减压器7对空气压力进行调节。第二压力表8对加压器调压之后的气路压力进行监测。流量调节阀10实现对气路中的来流空气流量进行调节控制。各压力传感器、温度传感器以及涡轮流量计分别采集相应位置处的压力、温度以及流量信息。
所述电加热器2的输出管路上设置有第二温度传感器15，用于监测电加热器输出空气的温度。所述超声速喷嘴3的出口端设置有第三温度传感器16以及第三压力表17。
空气气源1为存储有空气的气体储罐，空气气源1输出的上游压力为10MPa的来流空气经由气路传输至电加热器2的气体入口。其中气路上设有的压力调节装置以及流量调节装置对来流空气的压力、流量进行调节控制，同时气路上设置有压力表、压力传感器、流量传感器、温度传感器对气路上不同位置处的压力、流量、温度进行实时检测。
所述电加热器2设置有用于控制电加热器加热温度的来流温度控制箱。通过来流温度控制箱控制电加热器中来流空气的加热温度，电加热器对来流空气进行快速加热，提高其总温。
加热后的气体经由超声速喷嘴3加速(如加速至Ma2.25)后作为一次流进入引射器套筒4，进行对二次流的抽吸，从而完成实验。
一实施例中：电加热器最大功率为30kW，设计空气流量50～100g，加热温度470K～520K，主流管路，管径DN20，供应空气流量50～150g/s，沿程损失约0.2MPa。
引射器套筒4可拆卸连接在超声速喷嘴的输出端。这样引射器套筒4可以根据具体问题的需要方便地进行更换。为了方便对一次流的参数进行定量，在超声速喷嘴的出口端设置有温度传感器和压力传感器。其中温度传感器采用热电偶探头对来流温度进行测量，并将信号实时传输至电加热器温度控制箱，后者根据温度信号调节加热器工作功率，达到实验设定温度值便停止加热。
综上所述，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种电加热式的超声速引射器实验系统，其特征在于：包括空气气源通过气路连接电加热器，来自空气气源的来流空气经气路输入至电加热器加热，电加热器的输出管路联通超声速喷嘴的入口端，超声速喷嘴的出口端连接引射器套筒，经电加热器加热输出的气体通过超声速喷嘴加速后作为一次流进入引射器套筒，进行对二次流的抽吸。
2.根据权利要求1所述的电加热式的超声速引射器实验系统，其特征在于：所述空气气源的和电加热器之间的气路上设置有截止阀、压力调节装置以及流量调节装置。
3.根据权利要求2所述的电加热式的超声速引射器实验系统，其特征在于：所述压力调节装置为减压器，流量调节装置为流量调节阀。
4.根据权利要求3所述的电加热式的超声速引射器实验系统，其特征在于：所述空气气源的和电加热器之间的气路上依次设置有截止阀、第一压力表、减压器、第二压力表、第一压力传感器、流量调节阀、第二压力传感器、第一温度传感器、涡轮流量计以及气动阀。
5.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的电加热式的超声速引射器实验系统，其特征在于：所述电加热器设置有用于控制电加热器加热温度的来流温度控制箱。
6.根据权利要求5所述的电加热式的超声速引射器实验系统，其特征在于：电加热器的输出管路上设置有第二温度传感器。
7.根据权利要求5所述的电加热式的超声速引射器实验系统，其特征在于：超声速喷嘴的出口端设置有第三温度传感器以及第三压力表。
8.根据权利要求7所述的电加热式的超声速引射器实验系统，其特征在于：温度传感器采用热电偶探头。
9.根据权利要求1所述的电加热式的超声速引射器实验系统，其特征在于：超声速喷嘴可拆卸连接在电加热器的输出管路上。
10.根据权利要求1所述的电加热式的超声速引射器实验系统，其特征在于：引射器套筒可拆卸连接在超声速喷嘴的输出端。
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