CN113375894B - 一种水循环冷却的氢与温度可控的空气地面试验系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种水循环冷却的氢与温度可控的空气地面试验系统，包括常温氧气系统、常温空气系统、常温氢气系统、水循环系统、预燃室和主燃室；常温氧气系统将常温氧气输送至预燃室；常温空气系统将常温空气输送至预燃室；常温氢气系统将常温氢气分别输送至预燃室和主燃室；预燃室将常温氧气和常温空气混合后得到混有氧气的空气；将常温氢气与混有氧气的空气进行燃烧得到需求温度的热空气；主燃室将需求温度的热空气与常温氢气进行燃烧，通过水循环系统进行冷却；采用预燃室方式将常温空气与常温氧气汇流后进入到预燃室内与氢气进行燃烧使空气温度升高至需求温度，避免了热空气与常温氧气掺混导致的温度降低问题；采用水循环系统提高换热效率。

Description

一种水循环冷却的氢与温度可控的空气地面试验系统

技术领域

本发明涉及航空航天技术领域，尤其是涉及一种水循环冷却的氢与温度可控的空气地面试验系统。

背景技术

在预冷吸气组合发动机领域，常见的有液氢对总温较高的来流空气进行预冷，并且预冷结束后形成的氢气与空气进行燃烧产生推力。在预冷吸气组合发动机的燃烧室进行地面试验时，需要制备与来流空气温度(700-800K)相当的热空气，并将热空气与氢气点燃进行燃烧，同时由于燃烧温度在2500-3000K，需要将燃烧室进行冷却。

目前将空气进行加热的方式主要有两种，第一种方式是采用电加热方式，采用电加热器实时对来流空气进行加热，当空气流量超过1kg/s时，电功率将达到700-800kW，采用上述电加热方式会导致电功率过大。

第二种方式是采用预燃室方式，将氢气与空气在第一预燃室内燃烧，然后再在第二预燃室内加入消耗掉的氧气。第二种方式需要采用两个预燃室，第一预燃室用来使空气与氢气进行燃烧，第二预燃室将热空气与氧气掺混，同时氧气与热空气混合时存在冷热流体掺混问题，将导致产生的热空气温度有所降低；若采用热氧气还需要将氧气先进行加热再掺混，过程繁琐复杂。

氢气与热空气在地面燃烧室进行试验时，需要采用一定的冷却方式才能使燃烧室不被高温破坏，目前常见的水循环冷却方式多为低压水泵循环冷却，此方式冷却的效率不高，难以满足带走热空气与氢气燃烧产生的大量热量的需求。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种水循环冷却的氢与温度可控的空气地面试验系统，采用预燃室方式将常温空气与常温氧气汇流后再进入到预燃室内与少量氢气进行燃烧使空气温度升高至需求温度，避免了热空气与常温氧气掺混导致的温度降低问题；采用水循环系统可以提高换热效率。

第一方面，本发明实施例提供了水循环冷却的氢与温度可控的空气地面试验系统，所述系统包括：常温氧气系统、常温空气系统、常温氢气系统、水循环系统、预燃室和主燃室；

所述常温氧气系统、所述常温空气系统和所述常温氢气系统分别与所述预燃室相连接，所述预燃室和所述水循环系统分别与所述主燃室相连接；

所述常温氧气系统，用于将常温氧气输送至所述预燃室；

所述常温空气系统，用于将常温空气输送至所述预燃室；

所述常温氢气系统，用于将常温氢气分别输送至所述预燃室和所述主燃室；

所述预燃室，用于将所述常温氧气和所述常温空气混合后，得到混有氧气的空气；将所述常温氢气与所述混有氧气的空气进行燃烧，得到需求温度的热空气；

所述主燃室，用于将所述需求温度的热空气与所述常温氢气进行燃烧，并通过所述水循环系统进行冷却。

进一步的，还包括干燥器；

所述干燥器，分别与所述预燃室和所述主燃室相连接，用于对所述需求温度的热空气进行干燥，得到干燥后的热空气；

其中，所述干燥器内设置有干燥剂。

进一步的，所述常温空气系统包括依次连接的第一安全阀、高压空气罐、第一压力传感器、第一气动球阀、第一过滤器、第一气动阀、第二压力传感器、第一减压器、第一流量计、第三压力传感器、第一音速喷嘴、第二气动阀、第一温度传感器和第四压力传感器；

所述第一安全阀，用于在所述高压空气罐的压力超过预设安全压力时，处于打开状态；

所述第一压力传感器，用于检测所述高压空气罐的压力；

所述第一气动球阀，用于控制所述高压空气罐与下游管路的通断；

所述第一过滤器，用于过滤气体中的杂质；

所述第一气动阀，用于控制上游气体与下游的通断；

第二压力传感器，用于检测所述第一减压器前的压力；

所述第一流量计，用于实时检测管路中的流量；

所述第三压力传感器，用于实时检测所述第一音速喷嘴前的压力；

所述第二气动阀，用于控制所述管路与所述预燃室之间的通断；

所述第一温度传感器，用于检测进入所述预燃室前气体的温度；

所述第四压力传感器，用于检测进入所述预燃室前所述气体的压力。

进一步的，所述常温氧气系统包括第三气动阀；

当打开所述第三气动阀和所述第二气动阀时，所述常温空气和所述常温氧气通过三通汇流进入到所述预燃室中。

进一步的，所述常温氢气系统包括第一流量氢气路和第二流量氢气路，所述第一流量氢气路包括第四气动阀、第五压力传感器、第二减压器、第二流量计、第六压力传感器、第二音速喷嘴和第五气动阀；所述第二流量氢气路包括第六气动阀、第七压力传感器、第三减压器、第三流量计、第三音速喷嘴和第七气动阀；

所述常温氢气依次通过所述第四气动阀、所述第五压力传感器、所述第二减压器、所述第二流量计、所述第六压力传感器、所述第二音速喷嘴和所述第五气动阀进入到所述预燃室中，与所述混有氧气的空气进行燃烧，得到所述需求温度的热空气；

所述常温氢气依次通过所述第六气动阀、所述第七压力传感器、所述第三减压器、所述第三流量计、所述第三音速喷嘴和所述第七气动阀进入到所述主燃室中，与所述需求温度的热空气进行燃烧。

进一步的，所述水循环系统包括增压气体路，所述增压气体路包括依次连接的第一手阀、第八压力传感器、第四减压器、第九压力传感器、第二手阀和高压水罐，所述增压气体路为所述高压水罐提供高压挤压压力。

进一步的，所述高压水罐的底部与冷却水路相连接；

所述冷却水路包括第十压力传感器、第二气动球阀、第二过滤器、第八气动阀、第四流量计、第十一压力传感器、汽蚀文氏管、第十二压力传感器和第九气动阀；

所述高压水罐中的水依次通过所述第十压力传感器、所述第二气动球阀、所述第二过滤器、所述第八气动阀、所述第四流量计、所述第十一压力传感器、所述汽蚀文氏管、所述第十二压力传感器和所述第九气动阀进入到所述主燃室的冷却通道中。

进一步的，所述高压水罐的底部还与供应水路相连接，并且所述高压水罐的顶部与第三手阀相连接；

所述供应水路包括依次连接的第四手阀、水泵、第五手阀、开放水槽、第六手阀、第二温度传感器和第十三压力传感器；

当所述水通过所述冷却水路从所述主燃室的尾部进入，从头部流出时，依次通过所述第十三压力传感器、所述第二温度传感器和所述第六手阀进入到所述开放水槽中；

当所述高压水罐内的水使用完毕时，打开所述第三手阀对所述高压水罐进行泄压，并且通过所述水泵将所述开放水槽内的水通过所述第五手阀和所述第四手阀引入到所述高压水罐内。

进一步的，所述系统还包括吹除系统，所述水循环系统包括高压氮气罐，所述吹除系统分别与所述水循环系统、所述常温氧气系统、所述常温空气系统、所述常温氢气系统、所述预燃室和所述主燃室相连接；

所述吹除系统，用于将所述常温氧气系统对应的氧气路的残余工质、所述常温空气系统对应的空气路的残余工质和所述常温氢气系统对应的氢气路的残余工质进行排出。

进一步的，所述吹除系统包括依次连接的第七手阀、第十四压力传感器、第五减压器、第十五压力传感器、第八手阀、多个电磁阀和多个单向阀。

本发明实施例提供了一种水循环冷却的氢与温度可控的空气地面试验系统，包括：常温氧气系统、常温空气系统、常温氢气系统、水循环系统、预燃室和主燃室；常温氧气系统、常温空气系统和常温氢气系统分别与预燃室相连接，预燃室和水循环系统分别与主燃室相连接；常温氧气系统用于将常温氧气输送至预燃室；常温空气系统用于将常温空气输送至预燃室；常温氢气系统用于将常温氢气分别输送至预燃室和主燃室；预燃室用于将常温氧气和常温空气混合后，得到混有氧气的空气；将常温氢气与混有氧气的空气进行燃烧，得到需求温度的热空气；主燃室用于将需求温度的热空气与常温氢气进行燃烧，并通过水循环系统进行冷却；采用预燃室方式将常温空气与常温氧气汇流后再进入到预燃室内与少量氢气进行燃烧使空气温度升高至需求温度，避免了热空气与常温氧气掺混导致的温度降低问题；采用水循环系统可以提高换热效率。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的一种水循环冷却的氢与温度可控的空气地面试验系统示意图；

图2为本发明实施例二提供的一种水循环冷却的氢与温度可控的空气地面试验系统结构示意图；

图3为本发明实施例二提供的热空气制备系统结构示意图；

图4为本发明实施例二提供的水循环系统结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本申请的氢与热空气燃烧地面试验系统采用预燃室燃烧的方式，而非采用电能加热的方式。当空气流量超过1kg/s时，此方式的电功率将达到700-800kW。因此，采用预燃室方式，不会消耗过大的电功率即可实现。

采用预燃室方式，现有的方案为利用氢气与空气在第一预燃室内燃烧，然后再在第二预燃室内加入消耗掉的氧气，氧气与热空气混合时存在冷热流体掺混问题，将导致产生的热空气温度有所降低；若采用热氧气还需要将氧气先进行加热再掺混，过程繁琐复杂。本申请采用常温空气与常温氧气汇流后进入预燃室内与少量氢气进行燃烧，使空气温度升高到700-800K之间，避免了热空气与常温氧气掺混导致温度降低的问题。

对于氢与热空气在当量混合比条件下燃烧的燃烧室，由于其温度将达到2500-3000K，目前常见的水循环冷却方式多为低压水泵循环冷却，此方式冷却的效率不高，难以带走热空气与氢气燃烧产生的大量热量的需求。本申请中的水循环系统包括低压水泵和高压水罐，采用低压水泵与高压水罐相结合的方式，提高换热效率。

为便于对本实施例进行理解，下面对本发明实施例进行详细介绍。

实施例一：

图1为本发明实施例一提供的一种水循环冷却的氢与温度可控的空气地面试验系统示意图。

参照图1，该系统包括：常温氧气系统、常温空气系统、常温氢气系统、水循环系统、预燃室(YRS)和主燃室(ZRS)；

常温氧气系统、常温空气系统和常温氢气系统分别与预燃室相连接，预燃室和水循环系统分别与主燃室相连接；

常温氧气系统，用于将常温氧气输送至预燃室；

常温空气系统，用于将常温空气输送至预燃室；

常温氢气系统，用于将常温氢气分别输送至预燃室和主燃室；

预燃室，用于将常温氧气和常温空气混合后，得到混有氧气的空气；将常温氢气与混有氧气的空气进行燃烧，得到需求温度的热空气；

主燃室，用于将需求温度的热空气与常温氢气进行燃烧，并通过水循环系统进行冷却。

本实施例中，常温空气与常温氧气汇流后进入预燃室，与少量常温氢气进行燃烧，使空气温度提升至700-800K；将需求温度的热空气与常温氢气在当量混合比下，在主燃室内进行燃烧，并且采用水循环系统对主燃室进行冷却。

实施例二：

图2为本发明实施例二提供的一种水循环冷却的氢与温度可控的空气地面试验系统结构示意图。

该系统包括：常温氧气系统、常温空气系统、常温氢气系统、水循环系统、预燃室(YRS)和主燃室(ZRS)；常温氧气系统的结构、常温空气系统的结构、常温氢气系统的结构、水循环系统的结构、预燃室(YRS)的结构和主燃室(ZRS)的结构具体参照图2。

进一步的，还包括干燥器；

所述干燥器，分别与预燃室和主燃室相连接，用于对需求温度的热空气进行干燥，得到干燥后的热空气；

其中，干燥器内设置有干燥剂。

具体地，当对热空气出口的水蒸气含量有要求时，可以在预燃室与主燃室之间的管路上安装干燥器，干燥器内装有干燥剂，可将生成的热空气进行干燥获得满足条件的热空气。从预燃室到主燃室之间的管路起始点和终止点均安装有压力传感器和温度传感器，中间管路上安装有若干个温度传感器，用来测量热空气在这段管路上的温度变化。

参照图3，常温空气系统包括依次连接的第一安全阀(A-AQF01)、高压空气罐(A-GYKQG)、第一压力传感器(A-YC01)、第一气动球阀(A-QDQF01)、第一过滤器(A-GLQ01)、第一气动阀(A-QDF01)、第二压力传感器(A-YC02)、第一减压器(A-JYQ01)、第一流量计(A-LLJ01)、第三压力传感器(A-YC03)、第一音速喷嘴(A-YSPZ01)、第二气动阀(A-QDF03)、第一温度传感器(A-WC01)和第四压力传感器(A-YC04)；

第一安全阀(A-AQF01)，用于在高压空气罐(A-GYKQG)的压力超过预设安全压力时，处于打开状态；

这里，第一安全阀(A-AQF01)安装在高压空气罐(A-GYKQG)上，当高压空气罐(A-GYKQG)内压力超过预设安全压力时，第一安全阀(A-AQF01)将会自动打开，以降低高压空气罐(A-GYKQG)内的压力，保证高压空气罐(A-GYKQG)的安全。

第一压力传感器(A-YC01)，用于检测高压空气罐(A-GYKQG)的压力；

第一气动球阀(A-QDQF01)，用于控制高压空气罐(A-GYKQG)与下游管路的通断；

这里，由于高压空气罐(A-GYKQG)内的压力较高，一般为5-10MPa左右，因此在高压空气罐(A-GYKQG)的出口采用第一气动球阀(A-QDQF01)以提高可靠性。

第一过滤器(A-GLQ01)，用于过滤气体中的杂质；

第一气动阀(A-QDF01)，用于控制上游气体与下游的通断；

这里，在下游采用第一气动阀(A-QDF01)，既保证一定的可靠性，也提高了响应速度。

第二压力传感器(A-YC02)，用于检测第一减压器(A-JYQ01)前的压力；

这里，第二压力传感器(A-YC02)检测第一减压器(A-JYQ01)前的压力后，为调节第一减压器(A-JYQ01)后的压力提供参考。

第一流量计(A-LLJ01)，用于实时检测管路中的流量；

第三压力传感器(A-YC03)，用于实时检测第一音速喷嘴(A-YSPZ01)前的压力；

第二气动阀(A-QDF03)，用于控制管路与预燃室之间的通断；

第一温度传感器(A-WC01)，用于检测进入预燃室前气体的温度；

第四压力传感器(A-YC04)，用于检测进入预燃室前所述气体的压力。

具体地，在第一减压器(A-JYQ01)后分支连接一路第十气动阀(A-QDF02)，当调节第一减压器(A-JYQ01)的压力时，关闭第十气动阀(A-QDF02)和第二气动阀(A-QDF03)，调节压力值至预设目标值；当第一减压器(A-JYQ01)的后压力值高于预设目标值时，可以打开第十气动阀(A-QDF02)，同时调节第一减压器(A-JYQ01)，使第一减压器(A-JYQ01)后的压力值降低至预设目标值；当工作时，使第十气动阀(A-QDF02)处于关闭状态，第二气动阀(A-QDF03)处于打开状态。

第一流量计(A-LLJ01)用于实时测量管路中流量，第三压力传感器(A-YC03)用于实时测量第一音速喷嘴(A-YSPZ01)前的压力，第一音速喷嘴(A-YSPZ01)为先收缩后扩张的管子，主要作用为控制管路中的流量，对于第一音速喷嘴(A-YSPZ01)其音前压力与流量参照公式(1)：

其中，q_m为流过气体的质量流量，C_d为第一音速喷嘴的流出系数，用于调整理想气体与实际气体的差别，C_*为临界流函数，是比热比的函数，A为第一音速喷嘴喉部的横截面积，p₀为第一音速喷嘴入口处气体的绝对滞止压力，R为通用气体常数，T₀为第一音速喷嘴入口处气体的绝对滞止温度，M为气体的摩尔质量。

因此，在第一音速喷嘴(A-YSPZ01)入口处的绝对滞止温度一定时，第一音速喷嘴(A-YSPZ01)的流量将只与音前压力相关，可通过调节第一减压器(A-JYQ01)出口的压力大小进而控制第一音速喷嘴(A-YSPZ01)前压力，达到调整流量的目的；第二气动阀(A-QDF03)用来控制管路与预燃室(YRS)之间的通断。

进一步的，常温氧气系统包括第三气动阀(C-QDF03)；

当打开第二气动阀(A-QDF03)和第三气动阀(C-QDF03)时，常温空气和常温氧气通过三通汇流进入到预燃室中。

具体地，常温氧气系统的结构与常温空气系统的结构类似，由于空气的流量为氧气流量的20-30倍左右，其区别主要在于部件和管路的尺寸不同，在此不再赘述。

当第二气动阀(A-QDF03)和第三气动阀(C-QDF03)打开时，常温空气和常温氧气将通过三通汇流进入到预燃室(YRS)中，不需要额外的掺混装置。第一温度传感器(A-WC01)和第四压力传感器(A-YC04)用来测量进入预燃室(YRS)前气体的温度和压力。

进一步的，常温氢气系统包括第一流量氢气路和第二流量氢气路，第一流量氢气路包括第四气动阀(B-QDF05)、第五压力传感器(B-YC06)、第二减压器(B-JYQ02)、第二流量计(B-LLJ02)、第六压力传感器(B-YC07)、第二音速喷嘴(B-YSPZ02)和第五气动阀(B-QDF07)；第二流量氢气路包括第六气动阀(B-QDF02)、第七压力传感器(B-YC02)、第三减压器(B-JYQ01)、第三流量计(B-LLJ01)、第三音速喷嘴(B-YSPZ01)和第七气动阀(B-QDF04)；

常温氢气依次通过第四气动阀(B-QDF05)、第五压力传感器(B-YC06)、第二减压器(B-JYQ02)、第二流量计(B-LLJ02)、第六压力传感器(B-YC07)、第二音速喷嘴(B-YSPZ02)和第五气动阀(B-QDF07)进入到预燃室中，与混有氧气的空气进行燃烧，得到需求温度的热空气；

常温氢气依次通过第六气动阀(B-QDF02)、第七压力传感器(B-YC02)、第三减压器(B-JYQ01)、第三流量计(B-LLJ01)、第三音速喷嘴(B-YSPZ01)和第七气动阀(B-QDF04)进入到主燃室中，与需求温度的热空气进行燃烧。

具体地，常温氢气系统的结构与常温空气系统类似，不同之处在于经过第三过滤器(B-GLQ01)和第十一气动阀(B-QDF01)后分为两路，一路为第一流量氢气路，一路为第二流量氢气路。

混有少量氧气的常温空气与少量常温氢气在预燃室(YRS)中进行燃烧，其混合比(氧化剂与燃料的质量之比)一般在200左右，可使预燃室内生成的热空气温度处于700-800K之间；另外可利用音速喷嘴调节进入到预燃室内推进剂的混合比，进而调节预燃室内生成的热空气的温度。

一般情况下，当混合比降低时，其越靠近化学当量混合比，生成的热空气温度越高；当混合比升高时，其越偏离化学当量混合比，生成的热空气温度越低。生成的热空气中水蒸气含量会有所提升，但由于空气流量远高于氢气的流量，因此生成的热空气中水蒸气的含量一般低于5％，常规情况下可满足热空气与氢气地面试验要求。

进一步的，参照图4，水循环系统包括增压气体路，增压气体路包括依次连接的第一手阀(D-SF01)、第八压力传感器(D-YC01)、第四减压器(D-JYQ01)、第九压力传感器(D-YC02)、第二手阀(D-SF03)和高压水罐(D-GYSG)，增压气体路为高压水罐(D-GYSG)提供高压挤压压力。

具体地，增压气体路采用手阀来控制管路通断，在减压器前后设置压力传感器以供调节减压器使用，第三手阀(D-SF04)主要用来在工作结束后将高压水罐(D-GYSG)内气体泄压使用。高压水罐(D-GYSG)上安装有安全阀(D-AQF01)和液位计(D-YWJ01)，液位计(D-YWJ01)可用来实时显示高压水罐(D-GYSG)的液位。在工作前，开放水槽(D-KFSC)内装有一定量的水，此时保证第三手阀(D-SF04)处于打开状态，第二手阀(D-SF03)处于关闭状态，再打开第五手阀(D-SF06)、水泵(D-SB)和第四手阀(D-SF07)，将开放水槽内的水输送到高压水罐(D-GYSG)内。由于高压水罐(D-GYSG)内与外界连通，因此高压水罐(D-GYSG)内为大气压力，水泵(D-SB)采用低压水泵即可。在将水装入到高压水罐(D-GYSG)中后，关闭所有阀门。

进一步的，高压水罐的底部与冷却水路相连接；

冷却水路包括第十压力传感器(D-YC03)、第二气动球阀(D-QDQF01)、第二过滤器(D-GLQ01)、第八气动阀(D-QDF01)、第四流量计(D-LLJ01)、第十一压力传感器(D-YC04)、汽蚀文氏管(D-QSWSG01)、第十二压力传感器(D-YC05)和第九气动阀(D-QDF02)；

高压水罐中的水依次通过第十压力传感器(D-YC03)、第二气动球阀(D-QDQF01)、第二过滤器(D-GLQ01)、第八气动阀(D-QDF01)、第四流量计(D-LLJ01)、第十一压力传感器(D-YC04)、汽蚀文氏管(D-QSWSG01)、第十二压力传感器(D-YC05)和第九气动阀(D-QDF02)进入到主燃室的冷却通道中。

第十一压力传感器(D-YC04)用来实时监测汽蚀文氏管(D-QSWSG01)的文前压力，对于汽蚀文氏管(D-QSWSG01)在汽蚀状态下其文前压力与流量参照公式(2)：

其中，q_m为通过汽蚀文氏管的流量，μ为流量系数，一般为0.89～0.97，与汽蚀文氏管相关，A_C为汽蚀文氏管喉部的几何面积，ρ为流过液体的密度，p₀为文氏管前压力，p_S为流过液体的饱和蒸气压。

进一步的，高压水罐的底部还与供应水路相连接，并且高压水罐的顶部与第三手阀(D-SF04)相连接；

供应水路包括依次连接的第四手阀(D-SF07)、水泵(D-SB)、第五手阀(D-SF06)、开放水槽、第六手阀(D-SF05)、第二温度传感器(D-WC02)和第十三压力传感器(D-YC06)；

当水通过冷却水路从主燃室的尾部进入，从头部流出时，依次通过第十三压力传感器(D-YC06)、第二温度传感器(D-WC02)和第六手阀(D-SF05)进入到开放水槽中；

当高压水罐内的水使用完毕时，打开第三手阀(D-SF04)对高压水罐进行泄压，并且通过水泵(D-SB)将开放水槽内的水通过第五手阀(D-SF06)和第四手阀(D-SF07)引入到高压水罐内。采用低压的水泵(D-SB)和高压水罐相结合的方式，可以提高换热效率。

进一步的，该系统还包括吹除系统，水循环系统包括高压氮气罐(D-GYDQG)，吹除系统分别与水循环系统、常温氧气系统、常温空气系统、常温氢气系统、预燃室和主燃室相连接；

吹除系统，用于将常温氧气系统对应的氧气路的残余工质、常温空气系统对应的空气路的残余工质和常温氢气系统对应的氢气路的残余工质进行排出。

进一步的，吹除系统包括依次连接的第七手阀(E-SF01)、第十四压力传感器(E-YC01)、第五减压器(E-JYQ01)、第十五压力传感器(E-YC02)、第八手阀(E-SF04)、多个电磁阀(E-DCF01、E-DCF02、E-DCF03、E-DCF04和E-DCF05)和多个单向阀(E-DXF01、E-DXF02、E-DXF03、E-DXF04和E-DXF05)。

具体地，吹除系统从高压氮气罐(D-GYDQG)依次连接第七手阀(E-SF01)、第十四压力传感器(E-YC01)、第五减压器(E-JYQ01)、第十五压力传感器(E-YC02)和第八手阀(E-SF04)形成吹除所用的氮气，然后通过多个电磁阀和多个单向阀的组合分别连接到预燃室的氢气路、空气路、氧气路和进入到主燃室的氢气路和冷却用纯净水路，主要用来排净管路内残余的工质。对于氢气路，还可以用来在工作前完成管路内气体的置换。采用电磁阀和单向阀的组合形式，电磁阀响应速度快，单向阀防止阀后介质在工作时流向吹除管路，两者配合具有良好的效果。

本发明实施例所提供的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种水循环冷却的氢与温度可控的空气地面试验系统，其特征在于，所述系统包括：常温氧气系统、常温空气系统、常温氢气系统、水循环系统、预燃室和主燃室；

所述常温氧气系统、所述常温空气系统和所述常温氢气系统分别与所述预燃室相连接，所述预燃室和所述水循环系统分别与所述主燃室相连接；

所述常温氧气系统，用于将常温氧气输送至所述预燃室；

所述常温空气系统，用于将常温空气输送至所述预燃室；

所述常温氢气系统，用于将常温氢气分别输送至所述预燃室和所述主燃室；

所述预燃室，用于将所述常温氧气和所述常温空气混合后，得到混有氧气的空气；将所述常温氢气与所述混有氧气的空气进行燃烧，得到需求温度的热空气；

所述主燃室，用于将所述需求温度的热空气与所述常温氢气进行燃烧，并通过所述水循环系统进行冷却。

2.根据权利要求1所述的水循环冷却的氢与温度可控的空气地面试验系统，其特征在于，还包括干燥器；

所述干燥器，分别与所述预燃室和所述主燃室相连接，用于对所述需求温度的热空气进行干燥，得到干燥后的热空气；

其中，所述干燥器内设置有干燥剂。

3.根据权利要求1所述的水循环冷却的氢与温度可控的空气地面试验系统，其特征在于，所述常温空气系统包括依次连接的第一安全阀、高压空气罐、第一压力传感器、第一气动球阀、第一过滤器、第一气动阀、第二压力传感器、第一减压器、第一流量计、第三压力传感器、第一音速喷嘴、第二气动阀、第一温度传感器和第四压力传感器；

所述第一安全阀，用于在所述高压空气罐的压力超过预设安全压力时，处于打开状态；

所述第一压力传感器，用于检测所述高压空气罐的压力；

所述第一气动球阀，用于控制所述高压空气罐与下游管路的通断；

所述第一过滤器，用于过滤气体中的杂质；

所述第一气动阀，用于控制上游气体与下游的通断；

所述第二压力传感器，用于检测所述第一减压器前的压力；

所述第一流量计，用于实时检测管路中的流量；

所述第三压力传感器，用于实时检测所述第一音速喷嘴前的压力；

所述第二气动阀，用于控制所述管路与所述预燃室之间的通断；

所述第一温度传感器，用于检测进入所述预燃室前气体的温度；

所述第四压力传感器，用于检测进入所述预燃室前所述气体的压力。

4.根据权利要求3所述的水循环冷却的氢与温度可控的空气地面试验系统，其特征在于，所述常温氧气系统包括第三气动阀；

当打开所述第三气动阀和所述第二气动阀时，所述常温空气和所述常温氧气通过三通汇流进入到所述预燃室中。

5.根据权利要求1所述的水循环冷却的氢与温度可控的空气地面试验系统，其特征在于，所述常温氢气系统包括第一流量氢气路和第二流量氢气路，所述第一流量氢气路包括第四气动阀、第五压力传感器、第二减压器、第二流量计、第六压力传感器、第二音速喷嘴和第五气动阀；所述第二流量氢气路包括第六气动阀、第七压力传感器、第三减压器、第三流量计、第三音速喷嘴和第七气动阀；

所述常温氢气依次通过所述第四气动阀、所述第五压力传感器、所述第二减压器、所述第二流量计、所述第六压力传感器、所述第二音速喷嘴和所述第五气动阀进入到所述预燃室中，与所述混有氧气的空气进行燃烧，得到所述需求温度的热空气；

所述常温氢气依次通过所述第六气动阀、所述第七压力传感器、所述第三减压器、所述第三流量计、所述第三音速喷嘴和所述第七气动阀进入到所述主燃室中，与所述需求温度的热空气进行燃烧。

6.根据权利要求1所述的水循环冷却的氢与温度可控的空气地面试验系统，其特征在于，所述水循环系统包括增压气体路，所述增压气体路包括依次连接的第一手阀、第八压力传感器、第四减压器、第九压力传感器、第二手阀和高压水罐，所述增压气体路为所述高压水罐提供高压挤压压力。

7.根据权利要求6所述的水循环冷却的氢与温度可控的空气地面试验系统，其特征在于，所述高压水罐的底部与冷却水路相连接；

所述冷却水路包括第十压力传感器、第二气动球阀、第二过滤器、第八气动阀、第四流量计、第十一压力传感器、汽蚀文氏管、第十二压力传感器和第九气动阀；

所述高压水罐中的水依次通过所述第十压力传感器、所述第二气动球阀、所述第二过滤器、所述第八气动阀、所述第四流量计、所述第十一压力传感器、所述汽蚀文氏管、所述第十二压力传感器和所述第九气动阀进入到所述主燃室的冷却通道中。

8.根据权利要求7所述的水循环冷却的氢与温度可控的空气地面试验系统，其特征在于，所述高压水罐的底部还与供应水路相连接，并且所述高压水罐的顶部与第三手阀相连接；

所述供应水路包括依次连接的第四手阀、水泵、第五手阀、开放水槽、第六手阀、第二温度传感器和第十三压力传感器；

当所述水通过所述冷却水路从所述主燃室的尾部进入，从头部流出时，依次通过所述第十三压力传感器、所述第二温度传感器和所述第六手阀进入到所述开放水槽中；

当所述高压水罐内的水使用完毕时，打开所述第三手阀对所述高压水罐进行泄压，并且通过所述水泵将所述开放水槽内的水通过所述第五手阀和所述第四手阀引入到所述高压水罐内。

9.根据权利要求1所述的水循环冷却的氢与温度可控的空气地面试验系统，其特征在于，所述系统还包括吹除系统，所述水循环系统包括高压氮气罐，所述吹除系统分别与所述水循环系统、所述常温氧气系统、所述常温空气系统、所述常温氢气系统、所述预燃室和所述主燃室相连接；

所述吹除系统，用于将所述常温氧气系统对应的氧气路的残余工质、所述常温空气系统对应的空气路的残余工质和所述常温氢气系统对应的氢气路的残余工质进行排出。

10.根据权利要求9所述的水循环冷却的氢与温度可控的空气地面试验系统，其特征在于，所述吹除系统包括依次连接的第七手阀、第十四压力传感器、第五减压器、第十五压力传感器、第八手阀、多个电磁阀和多个单向阀。

Images