一種燃燒室聲學(xué)研究裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請涉及一種液體振蕩裝置，特別是一種燃燒室聲學(xué)研究裝置，用于考察振蕩對發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒穩(wěn)定性的影響。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著航天探索競爭越來越激烈和人們意識的增強(qiáng)，迫切需要研究新型大推力火箭發(fā)動(dòng)機(jī)?；鸺l(fā)動(dòng)機(jī)研制是一項(xiàng)重大系統(tǒng)工程，研制過程中會(huì)遇到許多困難，其中不穩(wěn)定性燃燒是不可逾越的重大課題。
[0003]由于不穩(wěn)定燃燒的復(fù)雜性一般在發(fā)動(dòng)機(jī)研制初級階段就要考慮燃燒穩(wěn)定性因素?，F(xiàn)有理論還無法完全解釋不穩(wěn)定燃燒的產(chǎn)生機(jī)理，需要通過試驗(yàn)驗(yàn)證完成發(fā)動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定性評定。
[0004]發(fā)動(dòng)機(jī)不穩(wěn)定燃燒的影響影響因素眾多，振蕩就是其中一個(gè)重要的影響因素。然而，目前還沒有專門的試驗(yàn)裝置，用來研究振蕩對發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒穩(wěn)定性的影響。
[0005]申請內(nèi)容
本申請要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種燃燒室聲學(xué)研究裝置，該燃燒室聲學(xué)研究裝置通過對推進(jìn)劑脈動(dòng)供給，激發(fā)燃燒室內(nèi)的聲學(xué)振蕩，從而用來研究振蕩對發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒穩(wěn)定性的影響。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本申請采用的技術(shù)方案是:
一種燃燒室聲學(xué)研究裝置，包括推進(jìn)劑脈動(dòng)供給裝置、燃燒室和燃燒室長度連續(xù)調(diào)節(jié)裝置；
所述推進(jìn)劑脈動(dòng)供給裝置包括臺架、固定于臺架底板上的電動(dòng)脈沖器、垂直設(shè)置于電動(dòng)脈沖器頂部的連桿、固定設(shè)置于連桿頂端的下彎頭、固定設(shè)置于下彎頭頂端的剛性直管、固定設(shè)置于剛性直管頂端的上彎頭；
所述燃燒室長度連續(xù)調(diào)節(jié)裝置包括滑動(dòng)噴注器和能驅(qū)動(dòng)滑動(dòng)噴注器沿燃燒室軸向移動(dòng)的滑動(dòng)驅(qū)動(dòng)組件；所述滑動(dòng)噴注器設(shè)置于燃燒室內(nèi)，并將燃燒室分為燃燒區(qū)和非燃燒區(qū)。
[0007]所述滑動(dòng)噴注器包括滑動(dòng)套、氧氣管、擋油環(huán)和燃料腔。
[0008]所述滑動(dòng)套包括能與燃燒室內(nèi)壁密封滑動(dòng)配合的錐形頭部和一根中空的導(dǎo)向滑桿。
[0009]所述錐形頭部與氧氣管密封固定連接，形成氧腔；氧腔的前端依次設(shè)置有所述擋油環(huán)和燃料腔；所述燃料腔、氧氣管上的圓孔和擋油環(huán)一起構(gòu)成指向燃燒區(qū)的噴嘴結(jié)構(gòu)。
[0010]所述導(dǎo)向滑桿從燃燒室的后側(cè)端蓋中穿出并與后側(cè)端蓋滑動(dòng)密封連接；所述導(dǎo)向滑桿內(nèi)置有推進(jìn)劑供給管路。
[0011]所述下彎頭與液體狀的推進(jìn)劑源相連接，上彎頭與所述推進(jìn)劑供給管路相連接。
[0012]所述滑動(dòng)驅(qū)動(dòng)組件為設(shè)置于燃燒室中非燃燒區(qū)內(nèi)的水壓力管路。
[0013]所述下彎頭的一個(gè)自由端通過下軟管與推進(jìn)劑源相連接，上彎頭的一個(gè)自由端通過上軟管與所述導(dǎo)向滑桿內(nèi)的推進(jìn)劑供給管路相連接。
[0014]所述燃燒室還連接有冷卻裝置，該冷卻裝置包括冷卻內(nèi)芯、冷卻夾層和冷卻外套，其中，冷卻內(nèi)芯與燃燒室的前側(cè)端蓋固定連接，冷卻夾層與冷卻內(nèi)芯相配合，冷卻外套套裝于冷卻夾層的外周；所述冷卻外套上設(shè)置有冷卻水入口和冷卻水出口。
[0015]所述剛性直管的內(nèi)徑取決于推進(jìn)劑流動(dòng)的速度，推進(jìn)劑流動(dòng)的速度不超過12m/s。
[0016]所述電動(dòng)脈沖器為變頻脈沖器。
[0017]所述剛性直管的長度取決于電動(dòng)脈沖器的脈沖幅度和推進(jìn)劑的可壓縮性。
[0018]所述剛性直管的長度比電動(dòng)脈沖器發(fā)出的脈沖波長小10倍以上。
[0019]所述上彎頭和下彎頭均為直角彎管。
[0020]所述電動(dòng)脈沖器、連桿和剛性直管均為同軸設(shè)置。
[0021]本申請采用上述結(jié)構(gòu)后，具有如下有益效果:
1.上述推進(jìn)劑脈動(dòng)供給裝置的設(shè)置，能使燃燒室中的推進(jìn)劑實(shí)現(xiàn)脈動(dòng)供給，能模擬真實(shí)的供給脈動(dòng)。另外，該推進(jìn)劑的脈動(dòng)供給，能激發(fā)燃燒室中的各種模態(tài)的聲學(xué)振蕩，從而能用來研究各種聲學(xué)振蕩對發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒穩(wěn)定性的影響。
[0022]2.上述燃燒室長度連續(xù)調(diào)節(jié)裝置的設(shè)置，能使燃燒室的長度可變，由短變長或由長變短，而且是連續(xù)變化；能夠用于研究由于燃燒室的長度連續(xù)變化，所引起的燃燒室聲學(xué)模態(tài)的連續(xù)變化對燃燒穩(wěn)定性的影響，隨著燃燒室的連續(xù)變化，可以在燃燒室內(nèi)模擬出各種聲學(xué)模態(tài)，而且是連續(xù)變化，比如在實(shí)際燃燒室長度由短邊長時(shí)，燃燒室內(nèi)的聲學(xué)模態(tài)會(huì)由純一階切向聲學(xué)模態(tài)向一階切向和一階縱向耦合模態(tài)轉(zhuǎn)變，接著會(huì)變?yōu)楦唠A次的聲學(xué)模態(tài)直至一階縱向模態(tài)；當(dāng)實(shí)際燃燒室長度由長變短時(shí)，聲學(xué)模態(tài)的變化正好相反，所以能夠模擬出真實(shí)燃燒室內(nèi)所遇到的各種聲學(xué)振蕩條件，用于考察噴注器結(jié)構(gòu)形式乃至整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒穩(wěn)定性。通過變化滑動(dòng)噴注器上的噴嘴的結(jié)構(gòu)形式乃至布局方式，從而得到穩(wěn)定性較好的噴注器乃至發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)。
【附圖說明】
[0023]圖1顯示了本申請一種燃燒室聲學(xué)研究裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2顯示了本申請中推進(jìn)劑脈動(dòng)供給裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3顯示了本申請中燃燒室與燃燒室長度連續(xù)調(diào)節(jié)裝置的爆炸結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4顯示了本申請中燃燒室與燃燒室長度連續(xù)調(diào)節(jié)裝置的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5顯示了申請中燃燒室與燃燒室長度連續(xù)調(diào)節(jié)裝置的縱剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
圖6顯示了申請中滑動(dòng)套的立體側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；
圖7顯示了本申請中滑動(dòng)套的立體左視結(jié)構(gòu)示意圖圖8顯示了本申請中臺架的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖9顯示了本申請中電動(dòng)脈沖器的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖10顯示了本申請中連桿的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖11顯示了本申請中上彎頭或下彎頭的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖12顯示了本申請中剛性直管的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]其中有:1.電動(dòng)脈沖器；2.連桿；3.下彎頭；4.下軟管；5.剛性直管；6.上彎頭；7.上軟管；8.臺架；9.連桿接口 ；10.直管滑動(dòng)圓孔；11.螺紋孔；12.燃燒室；13.滑動(dòng)噴注器；14.滑動(dòng)套；141.錐形頭部；142.導(dǎo)向滑桿；143.推進(jìn)劑入口 ；144.氧入口 ；15.氧氣管；16.擋油環(huán)；17.燃料腔；18.滑動(dòng)密封環(huán)；19.水壓水入口 ；20.水壓水出口 ；21.冷卻內(nèi)芯；22.冷卻夾層；23.冷卻外套；231.冷卻水入口 ；232.冷卻水出口 ；24.螺栓；25.推進(jìn)劑脈動(dòng)供給裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖和具體較佳實(shí)施方式對本申請作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0026]如圖1所示，一種燃燒室聲學(xué)研究裝置，包括推進(jìn)劑脈動(dòng)供給裝置25、燃燒室12和燃燒室長度連續(xù)調(diào)節(jié)裝置。
[0027]如圖2所示，上述推進(jìn)劑脈動(dòng)供給裝置25包括包括電動(dòng)脈沖器1、連桿2、下彎頭
3、下軟管4、剛性直管5、上彎頭6、上軟管7和臺架8。
[0028]上述臺架8的結(jié)構(gòu)如圖8所示，包括臺架底板、臺架頂板和設(shè)置于兩者之間的中間支撐板。臺架底板的中心設(shè)置有若干個(gè)螺紋孔11，臺架頂板和中間支撐板的中心均設(shè)置有一個(gè)直桿滑動(dòng)圓孔10。臺架8要求剛度和穩(wěn)定性良好，其固有振動(dòng)頻率必須遠(yuǎn)大于所要實(shí)現(xiàn)的推進(jìn)劑脈沖振蕩頻率，減少對所要觸發(fā)的流量振蕩的影響。
[0029]上述電動(dòng)脈沖器I的結(jié)構(gòu)如圖9所示，通過螺釘將電動(dòng)脈沖器I固定于臺架底板的螺紋孔11中，電動(dòng)脈沖器I優(yōu)選為變頻脈沖器。
[0030]上述連桿2的結(jié)構(gòu)如圖10所示，垂直設(shè)置于電動(dòng)脈沖器I的頂部。連桿2需選擇輕質(zhì)剛性好的材料，以使其質(zhì)量可以忽略不計(jì)。
[0031]上述上彎頭6和下彎頭3的結(jié)構(gòu)如圖11所示，均優(yōu)選為直角彎管，均具有兩個(gè)自由端，分別為垂直自由端和水平自由端。其中，下彎頭3的底部拐角處設(shè)置有一個(gè)連桿接口9，該連桿接口 9與連桿2的頂部相配合，使下彎頭3固定連接在連桿2的頂端。
[0032]下彎頭3的垂直自由端能從中間支撐板的直桿滑動(dòng)圓孔10中穿出，并與剛性直管5的底部固定連接；下彎頭3的水平自由端與下軟管4固定連接。
[0033]上彎頭6的垂直自由端能從臺架頂板的直桿滑動(dòng)圓孔10中穿出，并與剛性直管5的頂部固定連接；上彎頭6的水平自由端優(yōu)選與上軟管7固定連接。
[0034]剛性直管5的結(jié)構(gòu)如圖12所示，剛性直管5垂直設(shè)置，電動(dòng)脈沖器1、連桿2和剛性直管5均為同軸設(shè)置。剛性直管5要求剛度盡可能大自身盡可能輕，