[发明专利]冲压发动机分离试验用堵盖作动装置和方法

说明书

技术领域

本发明属于冲压发动机试验技术领域，主要涉及发动机分离试验装置，具体是一种冲压发动机分离试验用堵盖作动装置和方法。用于在地面自由射流试验台上进行分离转级试验时，研究进气道整流罩打开对分离转级的影响。

背景技术

冲压发动机作为临近空间飞行器巡航级动力系统，不能产生静止推力。飞行器在助推段，助推器先将飞行器加速到起动马赫数以上；飞行器开始分离转级，即进气道整流罩打开、助推分离，发动机快速点火。转级过程飞行器处于无动力状态，故分离转级过程时间要求尽量短。如果整流罩打开时间过早，分离转级过程时间变长，且飞行器结构风险增大；如果整流罩打开时间过晚，则发动机内通道建压未完成，影响助推分离可靠性。

为了有效降低冲压发动机的飞行试验风险，最佳解决方案是在地面自由射流试验台进行发动机分离转级试验。作为试验装置，堵盖不能直接采用飞行状态使用的进气道整流罩，因为整流罩解锁、打开和抛离过程会破坏设备喷管和发动机产品。故需要设计分离转级试验用进气道堵盖作动系统来模拟发动机整流罩打开过程，研究分离转级试验中整流罩打开对分离转级试验特性的影响。目前按尚未见到自由射流试验台上进行分离转级试验时，进气道堵盖打开对分离转级结果影响的报导。

发明内容

本发明针对冲压发动机分离转级试验需求，提供一种堵盖以转动方式打开，堵盖打开速度与真实进气道整流罩的打开速度在同一量级，试验过程能够精确获得进气道整流罩作动时间的冲压发动机分离试验用堵盖作动装置。

本发明的技术解决方案：

冲压发动机分离试验用堵盖作动装置，包括气缸控制单元、堵盖连杆单元和堵盖位置检测单元。

所述汽缸控制单元包括汽缸2、设置在汽缸内的活塞杆23、无杆腔高压气体贮箱3、无杆腔控制阀4、无杆腔截止阀9、有杆腔高压气体贮箱5、有杆腔控制阀6以及有杆腔截止阀10，所述活塞杆将汽缸2分为有杆腔22和无杆腔21，所述无杆腔高压气体贮箱3通过无杆腔截止阀9与无杆腔21连通，所述有杆腔高压气体贮箱5通过有杆腔控制阀6与有杆腔22连通，所述无杆腔控制阀4与无杆腔21连通，所述有杆腔截止阀10与有杆腔22连通，所述无杆腔控制阀4和有杆腔控制阀6控制指令均由发动机试验台控制系统24发出；

所述堵盖连杆单元包括堵盖1、连杆13、固定转轴14、近位限位装置11和远位限位装置12，所述堵盖固定在连杆13的一端，所述连杆13的另一端与固定转轴14连接且能够绕固定转轴14在一个平面内转动，所述活塞杆23的端部固定在连杆13的中部，所述近位限位装置11用于将堵盖1限定在关闭位置，所述远位限位装置12用于将堵盖1限定在打开位置；

所述堵盖位置检测单元包括位于堵盖关闭位置的近位磁感应传感器8、位于堵盖打开位置的远位磁感应传感器7以及试验台数采系统25，所述近位磁感应传感器用于敏感堵盖的关闭位置并将关闭位置信号发送给试验台数采系统25；所述远位磁感应传感器用于敏感堵盖的打开位置并将打开位置信号发送给试验台数采系统25。

上述活塞杆通过滑动轴承与连杆连接。

上述堵盖轴向位置安装在试验用设备喷管和进气道唇口之间。

上述无杆腔控制阀4、有杆腔控制阀6均为气动控制阀。

冲压发动机分离试验用堵盖作动装置的作动方法，其特殊之处在于：包括以下步骤：

1】试验前，发动机试验台控制系统24控制无杆腔控制阀4、有杆腔控制阀6均关闭，同时打开无杆腔截止阀9和有杆腔截止阀10，对应的无杆腔高压气体贮箱3的高压气体通过无杆腔截止阀9进入汽缸的无杆腔，在无杆腔的高压气体和近位限位装置11共同作用下，将堵盖1固定在关闭位置；近位磁感应传感器8显示堵盖处于关闭状态；

2】等待无杆腔高压气体贮箱3的高压气体和无杆腔压力平衡后，关闭无杆腔截止阀9和有杆腔截止阀10；

3】试验过程中，发动机试验台控制系统24发出堵盖作动指令，无杆腔控制阀4、有杆腔控制阀6同时打开，对应有杆腔高压气体贮箱5的高压气体通过有杆腔控制阀6进入有杆腔，与此同时无杆腔气体通过无杆腔控制阀4排出外界大气，活塞杆向无杆腔方向移动，带动连杆转动，使得堵盖1打开；堵盖位置检测单元在试验过程中检测、记录堵盖打开指令下达时刻，堵盖开始作动时刻以及完全打开时刻的时间点；

4】堵盖1完全打开后，由远位限位装置12和有杆腔内的高压气共同确保堵盖1停留在指定位置，并保持此状态，直到试验结束。

5】试验结束后，打开有杆腔截止阀10，将有杆腔内的高压气排入大气，将堵盖1返回至打开位置，关闭无杆腔控制阀4、有杆腔控制阀6。