[发明专利]一种基于双爆轰驱动清洁气体模拟喷气发动机高温燃气的方法

摘要

本发明公开了一种基于双爆轰驱动清洁气体模拟喷气发动机高温燃气的方法，包括分析燃料和氧化剂成分以及温度和压力、选择清洁无毒气体、确定清洁无毒气体之间的摩尔比、分成燃料和氧化剂分别预混充入高压瓶、两类气体再同时充入爆轰段、氢氧氮按照一定比例同时充入爆轰驱动段、采用点火管点火等步骤。本发明通过双爆轰方式爆轰清洁气体，产生了与真实喷气发动机燃气组分和热力状态完全一致的高温、高速气流，从而模拟总温在2800K～4000K、油汽比0.6～1.4范围内喷气发动机燃料和氧化剂燃烧的状态，进一步提高实验室全方位开展与尾喷管性能和与喷管流动有关的实验能力和水平。

主权项

一种基于双爆轰驱动清洁气体模拟喷气发动机高温燃气的方法，其特征在于，包括下列步骤：A.根据被模拟喷气发动机燃料和氧化剂的分子式，得到被模拟喷气发动机燃料和氧化剂分别含有的原子成分；B.选择含有被模拟喷气发动机燃料和氧化剂所含有原子组分的多种清洁无毒气体；C.根据质量守恒定律和能量方程f(a,b,c,d,燃气总温T,总压P,双爆轰方式)＝ΔHf(其中a,b,c,d分别是不同气体的摩尔比)，选择多种清洁无毒气体的具体类型及相互间的摩尔比；由被模拟喷气发动机燃烧产物的温度和压力，确定充入爆轰装置爆轰段中的初始压力；D.将多种清洁无毒气体种类分成燃料和氧化剂两类，并分别在两个高压瓶内进行预混，每一类气体中的每一种气体根据摩尔比等于分压比的原理，在常温条件下单独依次混到相应类型高压瓶中，燃料类和氧化类气体不能相互掺混；E.将爆轰装置分成四段，一段是卸爆段，长度为2～4米；一段是爆轰驱动段，长度为10～17米；一段是爆轰段，长度7～13米；还有一段是喷管和真空腔，长度8～10米；卸爆段与爆轰驱动段之间、爆轰驱动段与爆轰段之间、以及爆轰段与喷管入口之间分别用膜片隔开并用法兰将膜片紧固；膜片紧固后，将卸爆段、爆轰驱动段、爆轰段和喷管出口的真空腔抽成真空，之后关闭抽气阀门，只打开测量爆轰段和爆轰驱动段充气压力的压力变送器阀门；F.根据被模拟喷气发动机燃料和氧化剂的量，将已分别预混好的燃料和氧化剂气体同时充入爆轰段中，充入之前需要进行氧化剂和燃料充气流量的标定；以便两类气体按照预定的比例在爆轰段内再次均匀混合，充气压力为C中确定的初始压力；G.将多种清洁无毒气体按照一定的比例并通过流量标定后，按照预定的充气比例和充气压力，同时充入已经抽真空的爆轰驱动段内；H.爆轰段和爆轰驱动段的气体充气完成后关闭所有充气阀门和测量管内充气压力的压力变送器阀门；点火前开启测量动态压力的高速数据采集系统；试验时在爆轰驱动段内靠近爆轰段处采用点火管点火，点火瞬间完成；总的试验时间不超过100毫秒；I.主爆轰段管壁安装有压力传感器，试验过程中用高速数采系统测量爆轰段内压力分布，从而计算爆轰波波速，并进一步计算出爆轰段内高温燃气的总温和总压。