[发明专利]测量冲压发动机燃烧室气膜冷却套内流速的装置及方法

说明书

本发明涉及气流测试装置及方法，针对现有皮托管结构尺寸较大，无法对小结构尺寸冷却套进行流场测量的不足，提供一种测量冲压发动机燃烧室气膜冷却套内流速的装置及方法。其中，装置包括测量耙和燃烧室接管嘴；测量耙包括柱状耙芯、静压引管、总压引管、静压接管嘴和总压接管嘴；静压接管嘴和总压接管嘴设置在耙芯顶部；耙芯的外圆周设置定位轴肩；耙芯内设置静压引管安装通孔和总压引管安装通孔；静压引管和总压引管分别穿设在静压引管安装通孔和总压引管安装通孔内，其顶部分别接入静压接管嘴和总压接管嘴；静压引管的下端与耙芯下端端面平齐；总压引管的下端伸出耙芯下端端面并弯折90°，通过外套螺母将测量耙与燃烧室接管嘴固连。

技术领域

本发明涉及一种气流测试装置及方法，具体涉及一种测量冲压发动机燃烧室气膜冷却套内流速的装置及方法。

背景技术

吸气式发动机进气道和燃烧室内流场畸变直接影响发动机性能，是发动机设计的最重要关注点之一。流场畸变的测量是发动机试验研制中的重要工作。

冲压发动机是弹道巡航式导弹的主动力装置，其进气道的长短对流场的畸变影响较大，主要表现在燃烧组织困难和气膜冷却效果差两方面。特别对于气膜冷却效果而言，通过流场仿真发现，当冲压发动机结构设计不合理时，部分工况下气膜冷却套内畸变较大，甚至出现反向流动。

为了验证气膜冷却套的气膜冷却效果，有必要对冲压发动机燃烧室气膜冷却套内速度流场畸变进行测量。

而传统流场测量通常采用皮托管测量流场中总、静压之间压差，计算流速；通过多个皮托管测量流场中的速度分布，了解流场畸变或流量分布。

但是，由于现有皮托管结构尺寸较大，对于冷却套结构尺寸在10mm左右甚至更小的某些冲压发动机，无法布置皮托管，从而无法实现对冷却套的流场测量。

发明内容

本发明的目的是克服现有皮托管结构尺寸较大，无法实现对10mm左右甚至更小结构尺寸的冷却套进行流场测量的不足，而提供一种测量冲压发动机燃烧室气膜冷却套内流速的装置及方法。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：一种测量冲压发动机燃烧室气膜冷却套内流速的装置及方法，其特殊之处在于，包括测量耙和燃烧室接管嘴；所述测量耙包括柱状耙芯、静压引管、总压引管、静压接管嘴和总压接管嘴；静压接管嘴和总压接管嘴设置在耙芯顶部；耙芯的外圆周中部设置用于安装外套螺母的定位轴肩；耙芯内间隔设置平行于耙芯轴线的静压引管安装通孔和总压引管安装通孔；静压引管和总压引管分别穿设在静压引管安装通孔和总压引管安装通孔内，其顶部分别接入静压接管嘴和总压接管嘴；静压引管的下端与耙芯下端的端面平齐，用于测量气膜冷却套壁面静压；总压引管的下端伸出耙芯下端端面并弯折90°，用于测量气膜冷却套中心区总压；耙芯的下端伸入燃烧室接管嘴，通过设置在耙芯轴肩上的外套螺母将测量耙与燃烧室接管嘴固连。

进一步地，上述总压接管嘴设置在耙芯的顶端端面，其轴线与耙芯轴线平行；所述耙芯的顶部外圆周开设与静压引管安装通孔连通的豁口；静压接管嘴固定安装在豁口处，其轴线垂直于耙芯轴线且与总压引管下端的弯折方向一致；静压引管的顶端从所述豁口伸出接入静压接管嘴。

进一步地，上述定位轴肩的下端面向下延伸形成直径小于定位轴肩的密封轴肩；所述燃烧室接管嘴顶部下凹形成与密封轴肩适配的凹槽；密封轴肩与凹槽之间设置环形密封垫。通过调节密封垫厚度，可确保耙芯端面与燃烧室内表面齐平。

进一步地，为确保安装时总压引压管进口迎着气流，上述耙芯定位轴肩的下端面设置定位凸台；定位凸台位于密封轴肩的圆周面；上述燃烧室接管嘴的顶部设有与定位凸台匹配的缺口，缺口与所述凹槽连通。

进一步地，为减小因安装角度或流向变化导致的测量误差，上述总压引管下端引压口加工为喇叭状。

进一步地，为减小测耙对流场扰动，上述述静压引管和总压引管均采用毛细管(如Φ1.2×0.15)。