CN106368990A - 一种冲压发动机真空舱的抽真空系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于冲压发动机试验技术领域，具体涉及一种冲压发动机真空舱的抽真空系统及方法。该系统包括蒸汽源、蒸汽分配器、一级引射装置、二级引射装置、消音塔以及切换阀门；一级引射装置和二级引射装置串联连接，一级引射装置的蒸汽入口通过切换阀门与蒸汽分配器连通；二级引射装置的蒸汽入口与蒸汽分配器连通；二级引射装置的蒸汽出口通过消音塔与外部环境连通；一级引射装置的抽真空入口与待抽空的真空舱连通；蒸汽分配器连接有蒸汽源。本发明的系统和方法不仅工作范围大并且抽真空能力强。

Description

一种冲压发动机真空舱的抽真空系统及方法
技术领域
本发明属于冲压发动机试验技术领域，具体涉及一种冲压发动机真空舱的抽真空系统及方法。
背景技术
冲压发动机在进行高空模拟试车的时候，需要将真空舱内发动机产生的尾气和模拟来流的高温空气引射到舱外，来维持舱内一定的真空度要求。如果达不到所要求的真空度，就会造成发动机憋压造成试验失败。
目前，抽真空系统采用一种两级蒸汽引射装置串联的形式进行抽真空，通过一级引射装置的引射喷嘴将产生的负压将真空舱内的气体引射进入一级泵，工作蒸汽与引射气体一起被二级喷嘴产生的负压抽入二级泵，最后经过二级泵排入大气。但是这种形式引射装置只适合真空舱来流较小且真空度要求较高的情况，当真空舱来流较大且真空度要求不高时，二级引射装置的能力不足以将引射蒸汽和一级工作蒸汽的混合气全部引射排入大气，造成二级入口气体的阻塞现象。这种阻塞会产生“喘息”现象，造成真空舱压力不稳，甚至瞬时超压，给试验带来风险。
目前，抽真空系统的能力仅为最大引射来流流量30kg/s，维持舱压10-35kPa(绝压)，但是当发动机试验工况改变，需要引射更大来流的时候，现有的抽真空系统满足不了大流量工况。所以一二级引射装置并联虽然抽吸的真空度较高但工作范围较小，严重束缚了冲压发动机的试验能力。
发明内容
为了解决背景技术中的问题，本发明采用一种工作范围大并且抽真空能力强的冲压发动机真空舱的抽真空系统及方法。
本发明的具体是方案是：
本发明提供了一种冲压发动机真空舱的抽真空系统，包括蒸汽源、蒸汽分配器、一级引射装置、二级引射装置、消音塔以及切换阀门；
一级引射装置和二级引射装置串联连接，一级引射装置的蒸汽入口通过切换阀门与蒸汽分配器连通；二级引射装置的蒸汽入口与蒸汽分配器连通；二级引射装置的蒸汽出口通过消音塔与外部环境连通；一级引射装置的抽真空入口与待抽空的真空舱连通；蒸汽分配器连接有蒸汽源。
上述一级引射装置包括接受室、真空管道、真空蝶阀、引射喷管以及节流管道；
所述引射喷管为拉法尔喷管结构，引射喷管插装在接受室上，引射喷管的入口外露在接受室外部并且引射喷管的入口接收外部蒸汽源的高温蒸汽，引射喷管的出口位于接受室内并与节流管道入口连通；
接受室的侧面安装真空管道；真空管道通过真空蝶阀与发动机真空舱连接；一级引射装置和二级引射装置的结构相同。
为了适应实际实验要求，在试验时通常会设置的引射喷管为三个并且相互间隔120°插装在接受室上；所述节流管道的数量与引射喷管一致。
上述节流管道包括依次连通的混合室、连接管道以及扩散室；所述混合室的入口与引射喷管的出口同轴连通。
上述混合室从入口至出口直径逐渐减小；所述连接管道的直径恒定不变；所述扩散室从入口至出口直径逐渐增大。
基于上述冲压发动机真空舱的抽真空系统，现提出该系统的抽真空方法，包括以下步骤：
1)判断引射来流流量大小以及真空舱要求达到的真空度大小；若引射来流流量小于30kg以及真空舱的真空度在10-35kPa时，执行步骤2)；
若引射来流流量大于30kg以及真空舱要求达到的真空度在大于35kPa时，执行步骤3)；
2)打开切换阀门；蒸汽源的工作蒸汽进入蒸汽分配器，一部分工作蒸汽经过切换阀门进入一级引射装置，另一部分工作蒸汽进入二级引射装置；一级引射装置将真空舱内的气体引射进入一级引射装置，二级引射装置将一级引射装置的工作蒸汽和真空舱内引射来的气体引射进入二级引射装置，经过消音塔7排到大气中；
3)关闭切换阀门；蒸汽源的工作蒸汽经过蒸汽分配器只进入二级引射装置，通过二级引射装置将真空舱内的气体引射进入二级引射装置，经过消音塔排到大气中。
本发明的优点在于：
1、本发明采用一二级引射装置串联的方式并安装有切换阀门，使得该系统能够满足大流量工况的同时确保真空舱较高的真空度，抽吸量能力提高到0-70kg/s，维持真空舱真空度范围10-70kPa，大幅的提升了冲压发动机的试验能力。
2、本发明设计的引射装置能够引射的气流量大、产生真空度高并且真空度维持稳定且时间长。
3、本发明的引射装置结构紧凑，占地空间相对较小，能很高的节省试验场地。
附图说明
图1为本发明的系统结构示意图。
图2为一级引射装置的结构简图；
图3为图2的A向视图。
具体实施方式
为了解决冲压发动机真空舱抽真空系统不能满足大流量工况的问题。本发明提供了一种冲压发动机真空舱的抽真空系统及方法。
如图1所示，该系统包括蒸汽源1、蒸汽分配器2、一级引射装置3、二级引射装置4、消音塔5以及切换阀门6；
一级引射装置3和二级引射装置4串联连接，一级引射装置3的蒸汽入口通过切换阀门6与蒸汽分配器2连通；二级引射装置4的蒸汽入口与蒸汽分配器2连通；二级引射装置4的蒸汽出口通过消音塔5与外部环境连通；一级引射装置3的抽真空入口与待抽空的真空舱7连通；蒸汽分配器2连接有蒸汽源1。
其中，一级引射装置和二级引射装置的结构相同，不同之处是，由于工况不同导致的各个部件和管道的尺寸不同；
如图2和图3所示，一级引射装置包括接受室8、真空管道9、真空蝶阀10、引射喷管11以及节流管道12；
其中，引射喷管11为拉法尔喷管结构，引射喷管11插装在接受室8上，引射喷管11的入口外露在接受室8外部并且引射喷管11的入口接收外部的蒸汽源1的高温蒸汽，引射喷管11的出口位于接受室8内并与节流管道入12口连通；
接受室8的侧面安装真空管道9；真空管道9通过真空蝶阀10与发动机真空舱7连接。
为了适应实际实验要求，在试验时通常会设置的引射喷管11为三个并且相互间隔120°插装在接受室8上；所述节流管道12的数量与引射喷管11一致。
具体的说，节流管道12包括依次连通的混合室13、连接管道14以及扩散室15；混合室13的入口与引射喷管11的出口同轴连通；混合室13从入口至出口直径逐渐减小；所述连接管道14的直径恒定不变；扩散室14从入口至出口直径逐渐增大。
该系统的具体应用方法是：
步骤1)判断引射来流流量大小以及真空舱要求达到的真空度大小；若引射来流流量小于30kg以及真空舱要求达到的真空度在10-35kPa时，执行步骤2)；
若引射来流流量大于30kg以及真空舱要求达到的真空度在大于35kPa时，执行步骤3)；
步骤2)打开切换阀门；蒸汽源的工作蒸汽进入蒸汽分配器，一部分工作蒸汽经过切换阀门进入一级引射装置，另一部分工作蒸汽进入二级引射装置；一级引射装置将真空舱内的气体引射进入一级引射装置，二级引射装置将一级引射装置的工作蒸汽和真空舱内引射来的气体引射进入二级引射装置，经过消音塔排到大气中；
步骤3)关闭切换阀门；蒸汽源的工作蒸汽经过蒸汽分配器只进入二级引射装置，通过二级引射装置将真空舱内的气体引射进入二级引射装置，经过消音塔排到大气中。
在原始系统的情况下，系统抽吸量能力0-30kg/s，维持真空舱真空度范围10-35kPa。通过本发明的系统和方法后，系统抽吸量能力提高到0至70kg/s，维持真空舱真空度范围10至70kPa。无论从抽吸量和维持真空度的能力上都实现了翻倍的提升，大大扩展了冲压发动机的试验的能力。

Claims (6)

1.一种冲压发动机真空舱的抽真空系统，其特征在于：
包括蒸汽源、蒸汽分配器、一级引射装置、二级引射装置、消音塔以及切换阀门；
一级引射装置和二级引射装置串联连接，一级引射装置的蒸汽入口通过切换阀门与蒸汽分配器连通；二级引射装置的蒸汽入口与蒸汽分配器连通；二级引射装置的蒸汽出口通过消音塔与外部环境连通；一级引射装置的抽真空入口与待抽空的真空舱连通；蒸汽分配器连接有蒸汽源。
2.根据权利要求1所述的冲压发动机真空舱的抽真空系统，其特征在于：所述一级引射装置包括接受室、真空管道、真空蝶阀、引射喷管以及节流管道；
所述引射喷管为拉法尔喷管结构，引射喷管插装在接受室上，引射喷管的入口外露在接受室外部并且引射喷管的入口接收外部的蒸汽源的高温蒸汽，引射喷管的出口位于接受室内并与节流管道入口连通；
接受室的侧面安装真空管道；真空管道通过真空蝶阀与发动机真空舱连接；所述一级引射装置和二级引射装置结构相同。
3.根据权利要求2所述的冲压发动机真空舱的抽真空系统，其特征在于：所述引射喷管为三个并且相互间隔120°插装在接受室上；所述节流管道的数量与引射喷管一致。
4.根据权利要求3所述的冲冲压发动机真空舱的抽真空系统，其特征在于：所述节流管道包括依次连通的混合室、连接管道以及扩散室；所述混合室的入口与引射喷管的出口同轴连通。
5.根据权利要求4所述的冲压发动机真空舱的抽真空系统，其特征在于：所述混合室从入口至出口直径逐渐减小；所述连接管道的直径恒定不变；所述扩散室从入口至出口直径逐渐增大。
6.一种基于权利要求1的冲压发动机真空舱的抽真空系统的抽真空方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)判断引射来流流量大小以及真空舱的真空度大小；若引射来流流量小于30kg以及真空舱要求达到的真空度在10-35kPa时，执行步骤2)；
若引射来流流量大于30kg以及真空舱要求达到的真空度在大于35kPa时，执行步骤3)；
2)打开切换阀门；蒸汽源的工作蒸汽进入蒸汽分配器，一部分工作蒸汽经过切换阀门进入一级引射装置，另一部分工作蒸汽进入二级引射装置；一级引射装置将真空舱内的气体引射进入一级引射装置，二级引射装置将一级引射装置的工作蒸汽和真空舱内引射来的气体引射进入二级引射装置，经过消音塔7排到大气中；
3)关闭切换阀门；蒸汽源的工作蒸汽经过蒸汽分配器只进入二级引射装置，通过二级引射装置将真空舱内的气体引射进入二级引射装置，经过消音塔排到大气中。
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