[发明专利]一种隔塞式双脉冲发动机冷气冲击实验装置及其实验方法

权利要求书

1.一种隔塞式双脉冲发动机冷气冲击实验装置，其特征在于：包括氮气瓶（1）、减压阀（2）、冷气冲击储气机构、隔塞式双脉冲发动机（9）、测试装置和若干个水平支撑架（5），氮气瓶（1）通过导气管与冷气冲击储气机构连接，所述导气管上设有减压阀（2），冷气冲击储气机构与隔塞式双脉冲发动机（9）固连，测试装置与隔塞式双脉冲发动机（9）连接，冷气冲击储气机构和隔塞式双脉冲发动机（9）均固定在水平支撑架（5）上。

2.根据权利要求1所述的隔塞式双脉冲发动机冷气冲击实验装置，其特征在于：所述冷气冲击储气机构包括储气罐（3）、储气罐紧箍圈（4）、转接段（6）、电动闭锁器（7）和发动机连接段（8），储气罐紧箍圈（4）套在储气罐（3）外壁，通过储气罐紧箍圈（4）将储气罐（3）固定于水平支撑架（5）上，电动闭锁器（7）固定在转接段（6）上，转接段（6）一端采用法兰与储气罐（3）法兰固定，另一端通过法兰与发动机连接段（8）的一端固连，发动机连接段（8）的另一端与隔塞式双脉冲发动机（9）通过螺纹固连。

3.根据权利要求1所述的隔塞式双脉冲发动机冷气冲击实验装置，其特征在于：所述测试装置包括纹影仪光路系统（12）、高速相机（13）、数据采集卡（14）、计算机（15）和若干个压力传感器（10），隔塞式双脉冲发动机（9）外壁上开有若干个压力传感器安装孔，所述压力传感器安装孔位于级间隔离装置两侧，若干个压力传感器（10）分别通过传感器安装座固定在所述压力传感器安装孔内，将隔塞式双脉冲发动机（9）的Ⅰ脉冲燃烧室置于纹影仪光路系统（12）中，高速相机（13）设置在远离纹影仪光路系统（12）光源的一侧，压力传感器（10）和高速相机（13）连接采集卡（14），采集卡（14）再与计算机（15）连接。

4.根据权利要求3所述的隔塞式双脉冲发动机冷气冲击实验装置，其特征在于：上述压力传感器（10）采用三个，对应的压力传感器安装孔为三个，其中两个间隔设置在级间隔离装置与发动机连接段（8）之间的隔塞式双脉冲发动机（9）外壁上，第三个位于级间隔离装置另一侧的隔塞式双脉冲发动机（9）外壁上，且靠近级间隔离装置。

5.根据权利要求1所述的隔塞式双脉冲发动机冷气冲击实验装置，其特征在于：还包括发动机支撑架（11），隔塞式双脉冲发动机（9）通过发动机支撑架（11）与水平支撑架（5）固连。

6.根据权利要求1所述的隔塞式双脉冲发动机冷气冲击实验装置，其特征在于：所述转接段（6）包括转接段本体（6-2）、活塞（6-3）、撞针（6-4）、金属膜片（6-6）、法兰盘（6-1）、两个测压座（6-5）和两个测压座堵盖（6-7），转接段本体（6-2）为圆管，一端外翻形成法兰结构，法兰盘（6-1）固定在转接段本体（6-2）的另一端，通过法兰盘（6-1）与储气罐（3）固连，转接段本体（6-2）靠近发动机连接段（8）的一端外壁对称开有两个测压座安装孔，测压座（6-5）分别通过螺纹固定在所述测压座安装孔内，测压座堵盖（6-7）通过螺纹与测压座（6-5）固连；转接段本体（6-2）内壁设有三阶台阶面，所述三阶台阶面靠近测压座安装孔，且与发动机连接段（8）异侧；撞针（6-4）穿过活塞（6-3）中心，并与之固连，撞针（6-4）和活塞（6-3）均设置在转接段本体（6-2）内，且不超过三阶台阶面；金属膜片（6-6）设置在靠近测压座安装孔的台阶面上，发动机连接段（8）一端伸入转接段本体（6-2）压紧金属膜片（6-6），并通过外翻的法兰固连。

7.根据权利要求1所述的隔塞式双脉冲发动机冷气冲击实验装置，其特征在于：所述隔塞式双脉冲发动机（9）的Ⅰ脉冲燃烧室采用透明材料制成。

8.根据权利要求1所述的隔塞式双脉冲发动机冷气冲击实验装置的实验方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、依次连接氮气瓶（1）、减压阀（2）、储气罐（3）、转接段（6）、电动闭锁器（7）、发动机连接段（8）和隔塞式双脉冲发动机（9），并通过储气罐紧箍圈（4）将储气罐（3）与水平支撑架（5）固连，通过发动机支撑架（11）将隔塞式双脉冲发动机（9）与水平支撑架（5）固连，转接段（6）固定在水平支撑架（5）上，并设置测试装置；

步骤2、将转接段（6）与发动机连接段（8）通过法兰压紧金属膜片（6-6），并密封储气罐（3），打开减压阀（2），氮气瓶（1）中的高压氮气灌入储气罐（3），直至储气罐（3）达到实验所需要压强，关闭减压阀（2）；

步骤3、电动闭锁器（7）在储气罐（3）充气状态下处于关闭状态，待储气罐（3）达到预定压强后，电动闭锁器（7）开启，释放活塞（6-3）中撞针（6-4），顶破金属膜片（6-6），高压氮气瞬间从储气罐（3）中释放，经转接段（6）及发动机连接段（8）进入隔塞式双脉冲发动机（9）；

步骤4、电动闭锁器（7）工作之前测试装置开始工作，电动闭锁器（7）开启后不同位置压力传感器（10）将所测压力信号转变成电荷信号，电荷信号传输到数据采集卡（14）形成电压信号输出，再传输到计算机（15）进行显示；

步骤5、与测试装置同时工作的纹影仪光路系统（12）和高速相机（13），拍摄隔塞式双脉冲发动机（9）的塞子的打开过程及塞子在Ⅰ脉冲燃烧室流场中的运动画面，所测数据经数据采集卡（14）将数据传输到计算机（15）进行显示；

步骤6、实验结束后，拆下转接段（6）与发动机连接段（8），更换金属膜片（6-6），利用法兰压紧金属膜片（6-6）密封储气罐（3），重置测试装置；返回步骤2，进行下一次实验。