[发明专利]一种用于超声速燃烧的直连台的气膜冷却装置

说明书

本发明公开了一种用于长时间超声速燃烧的直连台的气膜冷却装置，包括：点火器(1)、点火盘(2)、燃烧室(3)、收缩段(4)、直通管(5)、气膜喷射模块(6)、收缩段压力传感器(7)、收缩段温度传感器(8)、直通段压力传感器(9)、直通段温度传感器(10)。本发明通过改变上游来流的质量流量和空气氢气的流量比，能够提供一定温度和质量流量的气膜，并可以改变气膜的喷射角度和喷射方式，为研究不同状态的气膜对超声速燃烧的冷却影响提供各种不同的工况，可以研究气膜质量流量，气膜温度，喷射方向，喷射压力，以及喷射方式对于超声速燃烧冷却效率的影响。

技术领域

本发明属于超声速燃烧冷却技术领域，特别涉及一种用于超声速燃烧直连台的气膜冷却装置。

背景技术

超燃冲压发动机是高超声速吸气式推进技术的核心，在航空航天和国防领域都有广阔的应用前景。目前，超燃冲压发动机技术正经历着从实验室研究走向工程研制与飞行演示阶段，需要超燃冲压发动机在地面进行大量长时间演示实验。高超声速飞行面临的最大的挑战和问题在于高速飞行带来的高温和高热流，冷却保护技术是高超声速飞行发展的核心工作。采用主动冷却和被动冷却，需要大量的冷却剂，存在冷却效率低、经济效益不高等问题；采用烧蚀冷却，存在内部结构复杂等问题。气膜冷却是从进气道引出一股气体，在燃烧室壁面附近沿切线方向用一定的入射角射入，用以将高温气体与壁面隔离，这类防护性冷却就是气膜冷却。气膜冷却主要有两个重要的热保护作用，一是将高温燃气与壁面隔开，以避免高温燃气直接对壁面进行对流换热，这是隔热作用，二是在大部分区域里，将高温燃气与发亮的火焰的辐射热量带走一部分，这是冷却作用。

发明内容

本发明的目的是：提供一种用于长时间超声速燃烧的直连台的气膜冷却装置，为超声速燃烧直连台的冷却提供一定温度、质量和流量的气膜 ，实现气膜 温度、喷射方向、喷射压力、喷射方式都可以调节，为研究不同状态的气膜对超声速燃烧的冷却影响提供各种不同的工况。

本发明的技术方案是：一种用于长时间超声速燃烧的直连台的气膜冷却装置，包括：点火器、点火盘、燃烧室、收缩段、直通管、气膜喷射模块、收缩段压力传感器、收缩段温度传感器、直通段压力传感器、直通段温度传感器；

所述点火器安装在所述点火盘上，并进入所述燃烧室内，用于点燃进入燃烧室的氢气和空气；

所述点火盘用于承载所述点火器，用于氢气和空气的快速混合燃烧；所述点火盘上安装氢气和空气的控制气路，用于控制氢气和空气的进入量；

所述燃烧室一端与所述点火盘连接，一端与所述收缩段连接，用于为氢气和空气的混合燃烧提供空间，产生气压；

所述收缩段用于所述燃烧室和直通管的连接；

所述直通管用于所述气膜喷射模块与所述燃烧室的连接；

所述气膜喷射模块用于将氢气和空气混合燃烧后的热气流喷射入长时间超声速燃烧的直连台；所述气膜喷射模块可拆卸；

所述收缩段压力传感器安装在所述收缩段上，用于显示所述收缩段内的压力；

所述收缩段温度传感器安装在所述收缩段上，用于显示所述收缩段内的温度；

所述直通段压力传感器安装在所述直通管上，用于显示所述直通管内的压力；

所述直通段温度传感器安装在所述直通管上，用于显示所述直通管内的温度。

更进一步地，所述点火盘包括空气进入孔和氢气进入孔，一个所述空气进入孔与所述氢气进入孔成直角对射，在所述点火器前形成空气与氢气的混合气流。

更进一步地，所述气膜喷射模块为倾斜小孔喷射方式，小孔为圆形小孔，直径远小于燃烧室的特征尺度，在与燃烧室流向垂直的方向横排排列，且足够密集，小孔喷射可以近似地达到连续气膜效果。