專(zhuān)利名稱(chēng)：一種二單元對(duì)稱(chēng)分布線(xiàn)性塞式噴管冷流試驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及航空航天發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，具體的說(shuō)是一種二單元對(duì)稱(chēng)分布線(xiàn)性塞式噴管冷流試驗(yàn)裝置。
背景技術(shù)：
提高噴管效率，減輕噴管重量，是火箭發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)。由于航空航天運(yùn)載器在飛行過(guò)程中要經(jīng)歷不同的飛行高度，傳統(tǒng)鐘型噴管僅在設(shè)計(jì)高度才能獲得最佳的性能，高于或低于設(shè)計(jì)高度均會(huì)造成一定的性能損失，即欠膨脹損失或過(guò)膨脹損失。氣動(dòng)塞式噴管由于其外側(cè)開(kāi)放的流動(dòng)結(jié)構(gòu)，使得燃?xì)鈫蝹?cè)與環(huán)境壓力相通，受環(huán)境反壓影響而自動(dòng)調(diào)節(jié)膨脹狀態(tài)，燃?xì)庠谡麄€(gè)飛行高度上處于完全或接近完全膨脹的狀態(tài)，噴管的高度性能具有自動(dòng)補(bǔ)償特性。國(guó)內(nèi)外研究表明，塞式噴管在設(shè)計(jì)點(diǎn)附近的性能與理想鐘型噴管相近，而低空性能明顯優(yōu)于鐘型噴管，噴管效率最多可提高20% 30% ;面積比相同時(shí)塞式噴管長(zhǎng)度遠(yuǎn)比鐘型噴管短，重量可以減輕。塞式噴管的應(yīng)用前景極其廣泛，其高度補(bǔ)償特性使之尤其適用于要求噴管面積比變化范圍大或大面積比的高空工作環(huán)境。以塞式噴管發(fā)動(dòng)機(jī)為基礎(chǔ)的可重復(fù)使用運(yùn)載器可望作為一個(gè)通用的空間運(yùn)輸工具用于許多重要的航天領(lǐng)域，如載人航天、空間站物資運(yùn)輸、星際運(yùn)輸、登月運(yùn)輸、衛(wèi)星搭載等。塞式噴管發(fā)動(dòng)機(jī)的高度特性和推力性能與塞錐的截短率(標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語(yǔ))有很大關(guān)系，考察不同截短率塞式噴管發(fā)動(dòng)機(jī)的高度特性，以及截短率對(duì)塞式噴管發(fā)動(dòng)機(jī)推力性能的影響是塞式噴管性能研究中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種二單元對(duì)稱(chēng)分布線(xiàn)性塞式噴管冷流試驗(yàn)裝置。該裝置的最大特點(diǎn)在于即可研究不同截短率塞式噴管發(fā)動(dòng)機(jī)的高度特性，又可以研究不同截短率對(duì)塞式噴管發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響。本發(fā)明提出一種二單元對(duì)稱(chēng)分布線(xiàn)性塞式噴管冷流試驗(yàn)裝置，包括兩個(gè)相對(duì)中心面對(duì)稱(chēng)分布的塞式噴管、密封槽和蓋板，每個(gè)塞式噴管包括內(nèi)噴管和塞錐。所述的內(nèi)噴管為方形噴管，具有方形喉部，該內(nèi)噴管具有上壁和下壁，無(wú)左右兩側(cè)側(cè)壁，內(nèi)噴管收斂段的收縮比為I. 5 3. O,內(nèi)噴管擴(kuò)張段的擴(kuò)張比為2. O 5. O,內(nèi)噴管喉部的寬高比為I 10 ;內(nèi)噴管擴(kuò)張段出口處下壁與塞錐的一端相連接，內(nèi)噴管中心軸線(xiàn)與豎直方向的對(duì)稱(chēng)中心面夾角為25° 45°，兩個(gè)塞式噴管的內(nèi)噴管和塞錐的兩側(cè)面上分別設(shè)置有蓋板，塞錐與內(nèi)噴管的厚度方向上設(shè)置有多個(gè)蓋板螺栓安裝孔，通過(guò)螺釘實(shí)現(xiàn)蓋板與塞錐之間、內(nèi)噴管與蓋板之間的固定連接，且蓋板與兩個(gè)塞式噴管之間通過(guò)密封槽密封，氣流經(jīng)內(nèi)噴管的進(jìn)氣口進(jìn)氣后，經(jīng)內(nèi)噴管的喉部噴出，進(jìn)入蓋板與內(nèi)噴管形成的開(kāi)放形槽體中。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于本發(fā)明提供一種二單元對(duì)稱(chēng)分布線(xiàn)性塞式噴管冷流試驗(yàn)裝置，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本廉價(jià)、易于加工、功能齊全等優(yōu)點(diǎn)。即可研究不同截短率塞式噴管發(fā)動(dòng)機(jī)的高度特性，又可以研究不同截短率對(duì)塞式噴管發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響。


圖I.本發(fā)明提出的一種二單元對(duì)稱(chēng)分布線(xiàn)性塞式噴管冷流試驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖2.本發(fā)明提出的一種二單元對(duì)稱(chēng)分布線(xiàn)性塞式噴管冷流試驗(yàn)裝置中內(nèi)噴管結(jié)構(gòu)示意圖；圖3.本發(fā)明提出的一種二單元對(duì)稱(chēng)分布線(xiàn)性塞式噴管冷流試驗(yàn)裝置的不同塞錐截短率示意圖。圖中I-內(nèi)噴管；2_塞錐；3_蓋板密封槽；4_螺栓安裝孔；5_安裝燃燒室轉(zhuǎn)接架壁面；6-安裝推力架壁面；7_內(nèi)噴管收斂段；8_內(nèi)噴管喉部；9_噴管擴(kuò)張段；
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明提供的一種二單元對(duì)稱(chēng)分布線(xiàn)性塞式噴管冷流試驗(yàn)裝置，包括兩個(gè)相對(duì)中心面對(duì)稱(chēng)分布的塞式噴管、密封槽和蓋板，每個(gè)塞式噴管包括內(nèi)噴管I和賽錐2。所述的內(nèi)噴管I為方形噴管，具有方形喉部，該內(nèi)噴管I具有上壁和下壁，無(wú)左右兩側(cè)側(cè)壁，該內(nèi)噴管型面采用圓弧與拋物線(xiàn)近似型面，內(nèi)噴管收斂段7的收縮比為I. 5
3.0，內(nèi)噴管擴(kuò)張段9的擴(kuò)張比選擇為使得內(nèi)噴管氣流在地面處于完全膨脹狀態(tài)，擴(kuò)張比為
2.O 5. O,內(nèi)噴管喉部8的寬高比為I 10。內(nèi)噴管擴(kuò)張段9出口處下壁與塞錐的一端相連接，該塞錐2采用拋物線(xiàn)和三次曲線(xiàn)近似型面，以從海平面到發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)高度的飛行總沖最大為目標(biāo)函數(shù)，進(jìn)行線(xiàn)性塞式噴管型面設(shè)計(jì)與優(yōu)化，塞錐2的寬度與內(nèi)噴管I上下壁的寬度相同。內(nèi)噴管I中心軸線(xiàn)與豎直方向的對(duì)稱(chēng)中心面夾角為25° 45°。兩個(gè)塞式噴管的內(nèi)噴管I和塞錐2的兩側(cè)面上分別設(shè)置有蓋板，塞錐2與內(nèi)噴管I的厚度方向上設(shè)置有多個(gè)蓋板螺栓安裝孔4，通過(guò)螺釘實(shí)現(xiàn)塞錐2、內(nèi)噴管I與蓋板之間的固定連接，且蓋板與兩個(gè)塞式噴管之間通過(guò)蓋板密封槽3密封，蓋板與內(nèi)噴管I密封后，氣流經(jīng)內(nèi)噴管I的進(jìn)氣口進(jìn)氣后，在側(cè)面封閉的內(nèi)噴管I中流通后，經(jīng)內(nèi)噴管I的方形喉部噴出，進(jìn)入蓋板與內(nèi)噴管I形成的開(kāi)放形槽體空間中，蓋板的邊緣高于塞錐的表面，使蓋板與塞錐2表面形成一個(gè)槽體，使氣體經(jīng)方形喉部噴出后進(jìn)入該槽體中，該槽體的深度一致，優(yōu)選為內(nèi)噴管出口高度h。整個(gè)發(fā)明裝置中左右兩側(cè)對(duì)稱(chēng)分布的兩個(gè)內(nèi)噴管與兩個(gè)塞錐為一體設(shè)計(jì)，采用線(xiàn)切割加工而成。兩個(gè)內(nèi)噴管的入口截面處為安裝燃燒室轉(zhuǎn)接架壁面5，通過(guò)安裝燃燒室轉(zhuǎn)接件與燃燒室相連接，兩個(gè)內(nèi)噴管入口之間的側(cè)壁面為安裝推力架壁面6，在該壁面上設(shè)置有推力架。
所述的塞錐2的塞錐型面采用拋物線(xiàn)與三次曲線(xiàn)進(jìn)行近似擬合，該塞錐2的表面長(zhǎng)度可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)截短率選取，一般取為或20%,可在80%截短率二單兀方喉塞式噴管發(fā)動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)上依次加工而成。
權(quán)利要求
1.一種ニ單元對(duì)稱(chēng)分布線(xiàn)性塞式噴管冷流試驗(yàn)裝置，其特征在于包括兩個(gè)相對(duì)中心面對(duì)稱(chēng)分布的塞式噴管、密封槽和蓋板，每個(gè)塞式噴管包括內(nèi)噴管和塞錐； 所述的內(nèi)噴管為方形噴管，具有方形喉部，該內(nèi)噴管具有上壁和下壁，無(wú)左右兩側(cè)側(cè)壁，內(nèi)噴管收斂段的收縮比為I. 5 3. O,內(nèi)噴管擴(kuò)張段的擴(kuò)張比為2. O 5. O,內(nèi)噴管喉部的寬高比為I 10 ;內(nèi)噴管擴(kuò)張段出ロ處下壁與塞錐的一端相連接，內(nèi)噴管中心軸線(xiàn)與豎直方向的對(duì)稱(chēng)中心面夾角為25° 45°，兩個(gè)塞式噴管的內(nèi)噴管和塞錐的兩側(cè)面上分別設(shè)置有蓋板，塞錐與內(nèi)噴管的厚度方向上設(shè)置有多個(gè)蓋板螺栓安裝孔，通過(guò)螺釘實(shí)現(xiàn)蓋板與塞錐之間、內(nèi)噴管與蓋板之間的固定連接，且蓋板與兩個(gè)塞式噴管之間通過(guò)密封槽密封，氣流經(jīng)內(nèi)噴管的進(jìn)氣ロ進(jìn)氣后，經(jīng)內(nèi)噴管的喉部噴出，進(jìn)入蓋板與內(nèi)噴管形成的開(kāi)放形槽體中。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種ニ單元對(duì)稱(chēng)分布線(xiàn)性塞式噴管冷流試驗(yàn)裝置，其特征在干所述的內(nèi)噴管的入口截面處為安裝燃燒室轉(zhuǎn)接架壁面，通過(guò)安裝燃燒室轉(zhuǎn)接件與燃燒室相連接，兩個(gè)內(nèi)噴管入口之間的側(cè)壁面為安裝推力架壁面，安裝推力架。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種ニ單元對(duì)稱(chēng)分布線(xiàn)性塞式噴管冷流試驗(yàn)裝置，其特征在干所述的塞錐的塞錐型面采用拋物線(xiàn)和三次曲線(xiàn)近似擬合。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種ニ單元對(duì)稱(chēng)分布線(xiàn)性塞式噴管冷流試驗(yàn)裝置，其特征在于所述的塞錐的表面長(zhǎng)度根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)截短率選取。
全文摘要
本發(fā)明提出一種二單元對(duì)稱(chēng)分布線(xiàn)性塞式噴管冷流試驗(yàn)裝置，屬于航空航天發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，包括兩個(gè)軸對(duì)稱(chēng)分布的塞式噴管、密封槽和蓋板，每個(gè)塞式噴管包括內(nèi)噴管和賽錐。所述的內(nèi)噴管為方形噴管，具有方形喉部，該內(nèi)噴管具有上壁和下壁，無(wú)左右兩側(cè)側(cè)壁，內(nèi)噴管擴(kuò)張段出口處下壁與塞錐的一端相連接，兩個(gè)塞式噴管的內(nèi)噴管和塞錐的兩側(cè)面上分別設(shè)置有蓋板。本發(fā)明提出的一種二單元對(duì)稱(chēng)分布線(xiàn)性塞式噴管冷流試驗(yàn)裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本廉價(jià)、易于加工、功能齊全等優(yōu)點(diǎn)，可研究不同截短率塞式噴管發(fā)動(dòng)機(jī)的高度特性，又可以研究不同截短率對(duì)塞式噴管發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響。
文檔編號(hào)F02K9/96GK102635464SQ20121009793
公開(kāi)日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2012年4月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月5日
發(fā)明者劉宇, 李波, 王一白, 覃粒子, 郭獻(xiàn)之 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)