CN109540526A - 一种用于冲压发动机直连试验中涡轮引射系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于冲压发动机直连试验领域，提供了一种用于冲压发动机直连试验中涡轮引射系统，解决现有试验台真空舱真空度不能满足对发动机涡轮装置出口排气需求的问题。该系统包括排气管、冲压发动机、第一空气喷射泵、第二空气喷射泵；排气管包括第一管段、第二管段、第一波纹管，第一管段和第二管段通过第一波纹管相连通，第一管段与发动机涡轮排气接口密封连接，第二管段与第一空气喷射泵的吸气口连通；第二管段上设有第一真空碟阀；第一空气喷射泵进气口通过进气管与外置空气气源相连通；第二空气喷射泵吸气口与第一空气喷射泵排气口相连通，第二空气喷射泵进气口通过进气管与空气气源相连通；进气管上设有压力调节阀、第三真空阀、第四真空阀。

Description

一种用于冲压发动机直连试验中涡轮引射系统
技术领域
本发明属于冲压发动机直连试验领域，具体涉及一种用于冲压发动机直连试验中涡轮引射系统。
背景技术
在冲压发动机直连试验中，涡轮装置为发动机的燃油提供动力，而涡轮装置的动力源是其进出口的压差，根据发动机涡轮装置工作原理，需要对其出口进行引射，且要保证一定的真空度、以及连接处的密封性。
由于现有试验台真空舱的真空度不能满足对发动机涡轮装置出口排气需求，所以需设计一种单独对涡轮排气进行引射的系统，来保证涡轮正常转速，从而使发动机正常工作。
发明内容
本发明的目的是解决现有试验台真空舱的真空度不能满足对发动机涡轮装置出口排气需求的问题，提供了一种用于冲压发动机直连试验中涡轮引射系统。
本发明的技术方案是：
一种用于冲压发动机直连试验中涡轮引射系统，其特殊之处在于：包括排气管、冲压发动机、第一空气喷射泵及第二空气喷射泵；所述排气管包括第一管段、第二管段、第一波纹管，第一管段和第二管段的一端分别与第一波纹管的两端相连通，第一管段的另一端通过密封组件与冲压发动机的涡轮排气接口连接，第二管段的另一端与所述第一空气喷射泵的吸气口连通；第二管段上设有第一真空碟阀；所述第一空气喷射泵的进气口通过进气管与外置空气气源相连通；所述第二空气喷射泵的吸气口与第一空气喷射泵的排气口相连通，第二空气喷射泵的进气口通过进气管与外置空气气源相连通；所述进气管上设有压力调节阀、第三真空阀、第四真空阀；第三真空阀位于压力调节阀与第一空气喷射泵的进气口之间，用于控制第一空气喷射泵的进气口的开闭；第四真空阀位于压力调节阀与第二空气喷射泵的进气口之间，用于控制第二空气喷射泵的进气口的开闭。
进一步地，上述密封组件包括圆弧对接板、前卡箍、后卡箍；
所述圆弧对接板的弧度与冲压发动机外圆尺寸相适配，圆弧对接板开有与排气管外径相适配的通孔，圆弧对接板与第一管段的另一端焊接；圆弧对接板通过前卡箍、后卡箍卡装在冲压发动机排气接口上，且圆弧对接板与冲压发动机过盈配合。
进一步地，上包括设置在排气管下方的可升降支撑组件；所述可升降支撑组件包括导向座、锁紧螺母及位于导向座下方的底板；所述导向座一端与排气管固连，其另一端开有导向孔；所述底板用于固定在舱底，底板上设有伸入导向孔的丝杆；丝杆上设有与丝杆外表面适配的锁紧螺母；所述导向孔的直径小于锁紧螺母的外径。
进一步地，还包括设置在第二管段的第二真空碟阀；所述第二真空碟阀靠近第一空气喷射泵的吸气口，所述第一真空碟阀靠近冲压发动机。
进一步地，上述第二管段包括弯折段、平直段、第二波纹管；所述弯折段和平直段的一端分别与第二波纹管的两端相连通，弯折段另一端与第一波纹管连通，平直段的另一端与第一空气喷射泵的吸气口连通；第一真空碟阀位于第二波纹管与第一空气喷射泵的吸气口间。
进一步地，第一波纹管和第二波纹管的设置方向垂直。
进一步地，所述导向座与弯折段固连。
进一步地，所述圆弧对接板内表面涂抹高温密封材料。
进一步地，所述引射系统的真空度保持在10kPa以下。
进一步地，所述压力调节阀的两端设有压力传感器。
本发明与现有技术相比，具有以下技术效果：
(1)本发明通过外置空气气源以一定的压力通过压力调节阀，通过给调节阀设定开度，阀后会产生稳定压力的气流，且压力调节阀可以根据空气喷射泵后端的压力传感器反馈的真空度，进行自动调节空气的压力，以保证排气管出口的真空度，空气喷射泵由两级组成，设置第三真空阀和第四真空阀的目的是根据试验需求不同的真空度，可以只启动其中一个空气喷射泵或者两个同时启动；采用空气压力的自动调节控制，满足进入空气喷射泵的空气压力流量；
圆弧对接板的弧度与发动机外圆尺寸相适配，圆弧对接板与排气管连接，通过卡箍将圆弧对接板与发动机固连，从而保证在试验过程中发动机排气接口与排气管的密封性；
排气管上设有波纹管，克服了长航时热试验时冲压发动机轴向膨胀量。
(2)波纹管分别在竖直方向和水平方向进行补偿，增加了排气管的柔性，保证发动机在热试过程中膨胀量。
(3)可升降支撑组件的导向座是根据排气弯的尺寸进行制作的，用丝杆连接，可以通过锁紧螺母来调节排气管的高度，且能锁紧。
(4)第一真空蝶阀靠近冲压发动机设置，其作用是在发动机关机时，先关闭第一真空蝶阀，涡轮由于失去动力而停止工作，节省涡轮装置的油量，可以快速关闭涡轮装置。
(5)靠近第一空气喷射泵吸气口的排气管上设有第二真空碟阀，可根据不同的真空度要求进行分级隔离。
(6)本发明的引射系统解决了高温环境下的排气装置与发动机排气接口的高温动密封难题，以及真空度保持在10kPa以下。
(7)发动机外圆和护板之间涂抹高温密封材料，在高温环境下保证了密封性。
附图说明
图1为本发明涡轮引射系统的原理图；
图2为本发明涡轮引射系统中排气管与冲压发动机的配合图(排气管为局部，未画出第一真空碟阀、第二真空碟阀)；
附图标记：1-第一空气喷射泵，2-第二空气喷射泵，3-外置空气气源，4-压力调节阀，5-第一真空碟阀，6-第二真空碟阀，7-第三真空阀，8-第四真空阀，
9-排气管，91-第一管段，92-第二管段，921-弯折段，922-平直段，923-第二波纹管，
10-第一波纹管，
11-圆弧对接板，12-前卡箍，13-后卡箍，14导向座，15-锁紧螺母，16-丝杆，17-底板，18-冲压发动机。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明的内容作进一步详细描述。
如图1所示，一种用于冲压发动机直连试验中涡轮引射系统，包括排气管9、冲压发动机18、第一空气喷射泵1及第二空气喷射泵2，排气管9包括第一管段91、第二管段92、第一波纹管10，第一管段91和第二管段92的一端分别与第一波纹管10的两端相连通，第一管段91的另一端通过密封组件与冲压发动机18的涡轮排气接口连接，第二管段92的另一端与所述第一空气喷射泵1的吸气口连通，第二管段92上设有第一真空碟阀5，第一空气喷射泵1的进气口通过进气管与外置空气气源3相连通，第二空气喷射泵2的吸气口与第一空气喷射泵1的排气口相连通，第二空气喷射泵2的进气口通过进气管与外置空气气源3相连通，第二空气喷射泵2的排气口与大气相连通；空气气源以一定的压力通过空气压力调节阀4的设定开度，阀值会产生稳定压力的气流，且压力调节阀4可以根据空气喷射泵后端的压力传感器反馈的真空度，进行自动调节空气的压力。
所述进气管上设有压力调节阀4、第三真空阀7、第四真空阀8，第三真空阀7位于压力调节阀4与第一空气喷射泵1的进气口之间，用于控制第一空气喷射泵1的进气口的开闭，第四真空阀8位于压力调节阀4与第二空气喷射泵2的进气口之间，用于控制第二空气喷射泵2的进气口的开闭。第三真空阀7和第四真空阀8，分别控制第一空气喷射泵1、第二空气喷射泵2，可根据试验需求的不同真空度要求，可以选择只启动一个空气喷射泵或者两个同时启动，压力调节阀的两端设有压力传感器，空气气源以一定的压力通过压力调节阀，通过给调节阀的设定开度，阀后会产生稳定压力的气流，且压力调节阀可以根据空气喷射泵后端的压力传感器反馈的真空度，进行自动调节空气的压力，以保证波纹管出口的真空保持在10KP以下。
如图2所示，本实施例的密封组件包括圆弧对接板11、前卡箍12、后卡箍13；圆弧对接板11的弧度与冲压发动机18外圆尺寸相适配，圆弧对接板11开有与排气管9外径相适配的通孔，圆弧对接板11与第一管段91的另一端焊接；圆弧对接板11通过前卡箍12、后卡箍13卡装在冲压发动机18排气接口上，且圆弧对接板11与冲压发动机18过盈配合。由于发动机的涡轮排气接口为光滑的外圆面，所以圆弧对接板11的弧度根据发动机外圆尺寸进行加工，要求必须紧贴发动机外圆，同时在发动机外圆和护板之间涂抹高温密封材料(耐800℃)，从而保证在试验过程中发动机排气接口外圆能与圆弧连接板紧贴保证密封性。
为了调节排气管9所处的高度，本实施例的引射系统还包括包括设置在排气管9下方的可升降支撑组件，可升降支撑组件包括导向座14、锁紧螺母15及位于导向座14下方的底板17，导向座14一端与排气管9固连，导向座14与排气管9固连的一端形状和尺寸与排气管9形状相适配，优选固连在排气管9的弯折管段，其另一端开有导向孔，底板17通过焊接的方式固定在舱底，底板17上设有伸入导向孔的丝杆16，丝杆16可在导向孔内相对上下移动，丝杆16上设有与丝杆16外表面适配的锁紧螺母15，导向孔的直径小于锁紧螺母15的外径，用丝杆16连接，可以通过锁紧螺母15来调节圆弧对接板11的高度，且能锁紧。
前后卡箍对圆弧对接板11的卡装，卡箍上有单独固定的螺栓可以调节卡装的松紧度，可升降支撑组件可以托住排气管9，且可以通过锁紧螺母来调节高度，并使圆弧对接板贴紧冲压发动机外圆。
在第二管段92设置第二真空碟阀6，第二真空碟阀6靠近第一空气喷射泵1的吸气口，第一真空碟阀5靠近冲压发动机18，第一真空蝶阀离发动机第二波纹管923较近，其作用是在发动机关机时，先关闭第一真空蝶阀，然后涡轮由于失去动力而停止工作，同时发动机燃油停止供应，最后发动机自动关机，节省涡轮装置的油量，可以快速关闭涡轮装置第二真空蝶阀作用是根据不同的真空度要求进行分级隔离
第二管段92包括弯折段921、平直段922、第二波纹管923；弯折段921和平直段922的一端分别与第二波纹管923的两端相连通，弯折段921另一端与第一波纹管10连通，平直段922的另一端与第一空气喷射泵1的吸气口连通；第一真空碟阀5位于第二波纹管923与第一空气喷射泵1的吸气口间，第一波纹管10和第二波纹管923的设置方向垂直，由于在热试验过程中发动机轴向最大膨胀量为60mm，因此采用两个波纹管分别在竖直方向和水平方向进行补偿，增加了排气管9的柔性，保证发动机在热试过程中膨胀量。
为了检测本实施例中的真空度，在第二波纹管出口、第一真空蝶阀和第二真空蝶阀之间(靠近第二真空蝶阀)、第一空气喷射泵的排气口、第二空气喷射泵的排气口均设有设置压力传感器
本发明引射系统的工作过程：
在试验过程中，先打开第一真空蝶阀和第二真空蝶阀，以及第三真空阀和第四真空阀，然后启动压力调节阀4，空气进入喷射泵第一空气喷射泵1和第二空气喷射泵2，两个喷射泵开始工作，通过真空蝶阀5前的压力测点可以检测真空度，当真空度达到10KP内，冲压发动机点火启动，这样引射系统持续工作，就能保证排气管9的真空度，从而保证涡轮泵正常运转。

Claims (10)

1.一种用于冲压发动机直连试验中涡轮引射系统，其特征在于：包括排气管(9)、冲压发动机(18)、第一空气喷射泵(1)及第二空气喷射泵(2)；
所述排气管(9)包括第一管段(91)、第二管段(92)、第一波纹管(10)，第一管段(91)和第二管段(92)的一端分别与第一波纹管(10)的两端相连通，第一管段(91)的另一端通过密封组件与冲压发动机(18)的涡轮排气接口连接，第二管段(92)的另一端与所述第一空气喷射泵(1)的吸气口连通；
第二管段(92)上设有第一真空碟阀(5)；
所述第一空气喷射泵(1)的进气口通过进气管与外置空气气源(3)相连通；
所述第二空气喷射泵(2)的吸气口与第一空气喷射泵(1)的排气口相连通，第二空气喷射泵(2)的进气口通过进气管与外置空气气源(3)相连通；
所述进气管上设有压力调节阀(4)、第三真空阀(7)、第四真空阀(8)；
第三真空阀(7)位于压力调节阀(4)与第一空气喷射泵(1)的进气口之间，用于控制第一空气喷射泵(1)的进气口的开闭；
第四真空阀(8)位于压力调节阀(4)与第二空气喷射泵(2)的进气口之间，用于控制第二空气喷射泵(2)的进气口的开闭。
2.根据权利要求1所述的一种用于冲压发动机直连试验中涡轮引射系统，其特征在于：所述密封组件包括圆弧对接板(11)、前卡箍(12)、后卡箍(13)；
所述圆弧对接板(11)的弧度与冲压发动机(18)外圆尺寸相适配，圆弧对接板(11)开有与排气管(9)外径相适配的通孔，圆弧对接板(11)与第一管段(91)的另一端焊接；
圆弧对接板(11)通过前卡箍(12)、后卡箍(13)卡装在冲压发动机(18)排气接口上，且圆弧对接板(11)与冲压发动机(18)过盈配合。
3.根据权利要求2所述的一种用于冲压发动机直连试验中涡轮引射系统，其特征在于：还包括设置在排气管(9)下方的可升降支撑组件；
所述可升降支撑组件包括导向座(14)、锁紧螺母(15)及位于导向座(14)下方的底板(17)；
所述导向座(14)一端与排气管(9)固连，其另一端开有导向孔；
所述底板(17)用于固定在舱底，底板(17)上设有伸入导向孔的丝杆(16)；
丝杆(16)上设有与丝杆(16)外表面适配的锁紧螺母(15)；
所述导向孔的直径小于锁紧螺母(15)的外径。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种用于冲压发动机直连试验中涡轮引射系统，其特征在于：还包括设置在第二管段(92)的第二真空碟阀(6)；
所述第二真空碟阀(6)靠近第一空气喷射泵(1)的吸气口，所述第一真空碟阀(5)靠近冲压发动机(18)。
5.根据权利要求4所述的一种用于冲压发动机直连试验中涡轮引射系统，其特征在于：所述第二管段(92)包括弯折段(921)、平直段(922)、第二波纹管(923)；
所述弯折段(921)和平直段(922)的一端分别与第二波纹管(923)的两端相连通，弯折段(921)另一端与第一波纹管(10)连通，平直段(922)的另一端与第一空气喷射泵(1)的吸气口连通；
第一真空碟阀(5)位于第二波纹管(923)与第一空气喷射泵(1)的吸气口间。
6.根据权利要求5所述的一种用于冲压发动机直连试验中涡轮引射系统，其特征在于：第一波纹管(10)和第二波纹管(923)的设置方向垂直。
7.根据权利要求6所述的一种用于冲压发动机直连试验中涡轮引射系统，其特征在于：所述导向座(14)与弯折段(921)固连。
8.根据权利要求7所述的一种用于冲压发动机直连试验中涡轮引射系统，其特征在于：所述圆弧对接板(11)内表面涂抹高温密封材料。
9.根据权利要求1所述的一种用于冲压发动机直连试验中涡轮引射系统，其特征在于：所述引射系统的真空度保持在10kPa以下。
10.根据权利要求1所述的一种用于冲压发动机直连试验中涡轮引射系统，其特征在于：所述压力调节阀(4)的两端设有压力传感器。
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