[发明专利]一种火箭发动机高空模拟试验的尾焰处理装置及方法

权利要求书

1.一种火箭发动机高空模拟试验的尾焰处理装置，其特征在于，包括：N节冰冷却筒和至少一节冰冷却环，N≥2；

所述冰冷却环位于两节所述冰冷却筒之间，剩余所述冰冷却筒依次连接；

所述冰冷却筒内设置第一冰结构，所述冰冷却环内设置第二冰结构，所述第二冰结构的壁厚大于所述第一冰结构的壁厚；

所述第一冰结构和所述第二冰结构均通过抽真空模块模拟出对应高空的真空环境。

2.根据权利要求1所述的尾焰处理装置，其特征在于，所述第一冰结构沿其轴向设有第一冷却通道，所述第二冰结构沿其轴向设有第二冷却通道，所述第二冰结构还沿其径向设有第三冷却通道；

所述第一冷却通道、所述第二冷却通道以及所述第三冷却通道同时对火箭发动机的尾焰降温。

3.根据权利要求2所述的尾焰处理装置，其特征在于，所述第一冷却通道的壁厚和所述第二冷却通道的壁厚均大于所述第三冷却通道的壁厚；使得所述火箭发动机的95%以上尾焰在所述第一冷却通道和所述第二冷却通道降温，5%以下尾焰在所述第三冷却通道降温。

4.根据权利要求2所述的尾焰处理装置，其特征在于，所述第一冷却通道和所述第二冷却通道顺接；

所述第一冷却通道的口径和所述第二冷却通道的口径均大于所述第三冷却通道的口径。

5.根据权利要求1所述的尾焰处理装置，其特征在于，所述冰冷却环靠近所述火箭发动机的喷管设置；

所述冰冷却环与所述喷管之间设置一节所述冰冷却筒，N-1节所述冰冷却筒依次连接成冷却模块；

所述冰冷却环设置在一节所述冰冷却筒与所述冷却模块之间。

6.根据权利要求1所述的尾焰处理装置，其特征在于，所述抽真空模块实时抽取所述冰冷却筒和所述冰冷却环的尾焰；

所述抽真空模块在所述火箭发动机停止喷射尾焰后之后才停止工作，使得最后一节冰冷却筒在火箭发动机停止喷射尾焰后的1min内结束尾焰冷却。

7.根据权利要求6所述的尾焰处理装置，其特征在于，所述冰冷却筒和所述冰冷却环的尾焰处理速度大于所述火箭发动机的尾焰喷射速度。

8.根据权利要求6或7所述的尾焰处理装置，其特征在于，所述抽真空模块包括M级抽真空机械泵，M≥2，所述喷管排出的尾焰在所述冰冷却筒降温成低温气流，所述低温气流流过每级抽真空机械泵，所述尾焰从最末级抽真空机械泵以环境压强排入大气。

9.一种火箭发动机高空模拟试验的尾焰处理方法，其特征在于，包括：

在地面近似真空环境下，火箭发动机的喷管喷出尾焰；

尾焰处理装置对所述尾焰降温和无害化处理；

经尾焰处理装置处理的气流，流过抽真空模块，所述喷管处所感受的压强为低压，所述喷管处的真空度为对应高空的真空度。

10.根据权利要求9所述的火箭发动机高空模拟试验的尾焰处理方法，其特征在于，所述无害化处理，包括：

尾焰中含有熔融态三氧化二铝，尾焰处理装置把熔融态三氧化二铝迅速冷却成为固体粒子，固体粒子随尾焰流入抽真空模块；

尾焰处理装置的冰结构中含有碱性物质，尾焰中含有的氯化氢气体，碱性物质在冷却通道与氯化氢气体中和反应。