CN113432879B - 一种引射装置 - Google Patents

Abstract

本申请属于发动机燃烧试验技术领域，具体涉及一种引射装置，包括：收敛段，其内壁自其入口端向其出口端逐渐收缩；扩张段，其进口端与收敛段的出口端对接，其内壁自其入口端向其出口端逐渐扩张；引射管；引射距离调节管，其一端自收敛段的入口端伸入至收敛段内部，向扩张段伸展，另一端套接在在引射管的出口端，能够相对于引射管沿收敛段的轴向滑动。

Description

一种引射装置

技术领域

本申请属于发动机燃烧试验技术领域，具体涉及一种引射装置。

背景技术

发动机燃烧室试验中，需要建立高空低压环境将其高温高速低压的尾气收集排出至大气，当前多是根据引射原理采用一级或两级喷管低压引射的方案，以高压气体作为主流驱动被流，该种技术方案中，引射装置结构固定，工作效率低，需要耗费大量的高压气体。

鉴于上述技术缺陷的存在提出本申请。

需注意的是，以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

发明内容

本申请的目的是提供一种引射装置，以克服或减轻已知存在的至少一方面的技术缺陷。

本申请的技术方案是：

一种引射装置，包括：

收敛段，其内壁自其入口端向其出口端逐渐收缩；

扩张段，其进口端与收敛段的出口端对接，其内壁自其入口端向其出口端逐渐扩张；

引射管；

引射距离调节管，其一端自收敛段的入口端伸入至收敛段内部，向扩张段伸展，另一端套接在引射管的出口端，能够相对于引射管沿收敛段的轴向滑动。

根据本申请的至少一个实施例，上述的引射装置中，引射距离调节管与引射管间设置橡胶圈及其篦齿组合结构。

根据本申请的至少一个实施例，上述的引射装置中，引射距离调节管内径向扩张段方向逐渐收缩；

引射装置还包括：

引射面积调节锥，在引射距离调节管内设置，与引射距离调节管间存在环形流通缝隙，能够相对于引射距离调节管沿收敛段的轴向运动。

根据本申请的至少一个实施例，上述的引射装置中，收敛段上具有第一引射面积调节孔；

引射距离调节管上具有第二引射面积调节孔；

引射装置还包括：

引射面积调节连杆，一端依次穿过第一引射面积调节孔、第二引射面积调节孔，连接在引射面积调节锥上，以能够带动引射面积调节锥沿收敛段的轴向运动。

根据本申请的至少一个实施例，上述的引射装置中，引射面积调节连杆上连接有第一引射面积调节密封片、第二引射面积调节密封片；

第一引射面积调节密封片贴合在收敛段的外壁上，覆盖第一引射面积调节孔；

第二引射面积调节密封片贴合在引射距离调节管的外壁上，覆盖第二引射面积调节孔。

根据本申请的至少一个实施例，上述的引射装置中，还包括：

引射面积调节伸缩杆，一端连接在收敛段外壁上，另一端与引射面积调节连杆背向引射面积调节锥的一端连接，能够驱动引射面积调节连杆沿收敛段的轴向运动。

根据本申请的至少一个实施例，上述的引射装置中，还包括：

混合段，其入口端与收敛段的出口端对接，其出口端与扩张段的进口端对接。

根据本申请的至少一个实施例，上述的引射装置中，还包括：

喷水冷却段，其出口端与收敛段的入口端对接，其上具有多个喷水冷却孔；

减速段，其出口端与喷水冷却段的入口端对接，其内壁自其入口端向其出口端逐渐扩张；

收集段，其出口端与减速段的入口端对接，其内壁自其入口端向其出口端逐渐收缩。

根据本申请的至少一个实施例，上述的引射装置中，喷水冷却段内部具有环形喷水冷却腔；

各个喷水冷却孔位于喷水冷却段的内壁，与环形喷水冷却腔连通；

喷水冷却段外壁具有喷水冷却进口；喷水冷却进口与环形喷水冷却腔连通。

根据本申请的至少一个实施例，上述的引射装置中，喷水冷却段外壁具有喷水冷却出口；喷水冷却出口与环形喷水冷却腔连通。

根据本申请的至少一个实施例，上述的引射装置中，还包括：

离心喷射装置，连接在部分喷水冷却孔中，具有多个沿喷水冷却段径向分布的离心喷嘴；各个离心喷嘴朝向喷水冷却段的出口端；

直射喷射装置，连接在剩余部分喷水冷却孔中，具有多个沿喷水冷却段径向分布的直射喷嘴；各个直射喷嘴朝向喷水冷却段的出口端；

离心喷射装置相较于直射喷射装置靠近喷水冷却段的入口端。

根据本申请的至少一个实施例，上述的引射装置中，喷水冷却段上具有过孔；

引射管的出口端穿过过孔，向收敛段伸展。

根据本申请的至少一个实施例，上述的引射装置中，喷水冷却段上具有引射距离调节孔；

引射装置还包括：

引射距离调节连杆，一端穿过引射距离调节孔连接至引射管，以能够带动引射距离调节管沿收敛段的轴向运动。

根据本申请的至少一个实施例，上述的引射装置中，引射距离调节连杆上连接有引射距离调节密封片；

引射距离调节密封片贴合在喷水冷却段的外壁上，覆盖引射距离调节孔。

根据本申请的至少一个实施例，上述的引射装置中，还包括：

引射距离调节伸缩杆，一端连接在喷水冷却段外壁上，另一端与引射距离调节连杆背向引射距离调节管的一端连接，能够驱动引射距离调节连杆沿收敛段的轴向运动。

根据本申请的至少一个实施例，上述的引射装置中，减速段内部具有环形水冷却腔；

减速段外壁具有水冷进口、水冷出口；水冷进口、水冷出口与环形水冷腔连通。

根据本申请的至少一个实施例，上述的引射装置中，收集段的内壁符合维氏曲线。

附图说明

图1是本申请实施例提供的引射装置示意图；

图2是本申请实施例提供的引射装置的局部示意图；

图3是本申请实施例提供的引射装置的又一局部示意图；

其中：

1-收敛段；2-扩张段；3-引射管；4-引射距离调节管；5-引射面积调节锥；6-引射面积调节连杆；7-引射面积调节伸缩杆；8-混合段；9-喷水冷却段；10-减速段；11-收集段；12-离心喷射装置；13-直射喷射装置；14-引射距离调节连杆；15-引射距离调节伸缩杆。

为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；此外，附图用于示例性说明，其中描述位置关系的用语仅限于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

具体实施方式

为使本申请的技术方案及其优点更加清楚，下面将结合附图对本申请的技术方案作进一步清楚、完整的详细描述，可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅是本申请的部分实施例，其仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分，其他相关部分可参考通常设计，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的技术特征可以相互组合以得到新的实施例。

此外，除非另有定义，本申请描述中所使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内一般技术人员所理解的通常含义。本申请描述中所使用的“上”、“下”、“左”、“右”、“中心”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等表示方位的词语仅用以表示相对的方向或者位置关系，而非暗示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，当被描述对象的绝对位置发生改变后，其相对位置关系也可能发生相应的改变，因此不能理解为对本申请的限制。本申请描述中所使用的“第一”、“第二”、“第三”以及类似用语，仅用于描述目的，用以区分不同的组成部分，而不能够将其理解为指示或暗示相对重要性。本申请描述中所使用的“一个”、“一”或者“该”等类似词语，不应理解为对数量的绝对限制，而应理解为存在至少一个。本申请描述中所使用的“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。

此外，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，在本申请的描述中使用的“安装”、“相连”、“连接”等类似词语应做广义理解，例如，连接可以是固定连接，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，还可以是两个元件内部的连通，领域内技术人员可根据具体情况理解其在本申请中的具体含义。

下面结合附图1至图3对本申请做进一步详细说明。

一种引射装置，包括：

收敛段1，其内壁自其入口端向其出口端逐渐收缩；

扩张段2，其进口端与收敛段1的出口端对接，其内壁自其入口端向其出口端逐渐扩张；

引射管3；

引射距离调节管4，其一端自收敛段1的入口端伸入至收敛段1内部，向扩张段2伸展，另一端套接在引射管3的出口端，能够相对于引射管3沿收敛段1的轴向滑动。

对于上述实施例公开的引射装置，领域内技术人员可以理解的是，在发动机燃烧室试验中，可设置收敛段1的入口端朝向发动燃烧室出口，向引射管3中通入高压气，高压空气经引射距离调节管4进入收敛段1，将发动机燃烧室排出的高温高速低压尾气引入收敛段1，尾气经收敛段1降压增速，进入至扩张段2增压减速，排出至大气。

对于上述实施例公开的引射排放装置，领域内技术人员还可以理解的是，在引射管3及其引射量固定的情形下，可根据发动机燃烧室排出尾气的压力、流量，滑动引射距离调节管4，调节引射距离调节管4出口端、扩张段2入口端间的间距，以保证对发动机燃烧室排出的尾气具有较高的引射效率，具体可参见以下操作：

在发动机燃烧室排出的尾气压力较低、流量较小时，可调节引射距离调节管4出口端向扩张段2入口端靠近；

在发动机燃烧室排出的尾气压力较高、流量较大时，可调节引射距离调节管4出口端远离扩张段2入口端。

在一些可选的实施例中，上述的引射装置中，引射距离调节管4与引射管3间设置橡胶圈及其篦齿组合结构。

对于上述实施例公开的引射装置，领域内技术人员可以理解的是，篦齿结构可在引射距离调节管4、引射管3间起到密封及其支撑作用，橡胶圈可有效保证引射距离调节管4、引射管3间的密封，在引射距离调节管4与引射管3间设置橡胶圈及其篦齿组合结构，可在保证引射距离调节管4相对于引射管3滑动能力的同时，保证引射距离调节管4、引射管3间的密封性。

在一些可选的实施例中，上述的引射装置中，引射距离调节管4内径向扩张段2方向逐渐收缩；

引射装置还包括：

引射面积调节锥5，在引射距离调节管4内设置，与引射距离调节管4间存在环形流通缝隙，能够相对于引射距离调节管4沿收敛段1的轴向运动。

对于上述实施例公开的引射装置，领域内技术人员可以理解的是，在引射管3及其引射量固定的情形下，可根据发动机燃烧室排出尾气的压力、流量，滑动引射面积调节锥5，以此调节引射距离调节管4、引射面积调节锥5间环形流通缝隙的面积，以及调节引射距离调节管4出口端有效面积，即改变引射距离调节管4的喉道面积及其出口流通面积，以保证对发动机燃烧室排出的尾气具有较高的引射效率，具体可参见以下操作：

在发动机燃烧室排出的尾气压力较低、流量较小时，滑动引射面积调节锥5远离扩张段2入口端，使引射距离调节管4的喉道面积及其出口流通面积增大；

在发动机燃烧室排出的尾气压力较高、流量较大时，滑动引射面积调节锥5靠近扩张段2入口端，使引射距离调节管4的喉道面积及其出口流通面积增减小。

在一些可选的实施例中，上述的引射装置中，收敛段1上具有第一引射面积调节孔；

引射距离调节管4上具有第二引射面积调节孔；

引射装置还包括：

引射面积调节连杆6，一端依次穿过第一引射面积调节孔、第二引射面积调节孔，连接在引射面积调节锥5上，以能够带动引射面积调节锥5沿收敛段1的轴向运动。

在一些可选的实施例中，上述的引射装置中，引射面积调节连杆6上连接有第一引射面积调节密封片、第二引射面积调节密封片；

第一引射面积调节密封片贴合在收敛段1的外壁上，覆盖第一引射面积调节孔；

第二引射面积调节密封片贴合在引射距离调节管4的外壁上，覆盖第二引射面积调节孔。

在一些可选的实施例中，上述的引射装置中，还包括：

引射面积调节伸缩杆7，一端连接在收敛段1外壁上，另一端与引射面积调节连杆6背向引射面积调节锥5的一端连接，能够驱动引射面积调节连杆6沿收敛段1的轴向运动。

在一些可选的实施例中，上述的引射装置中，还包括：

混合段8，其入口端与收敛段1的出口端对接，其出口端与扩张段2的进口端对接。

对于上述实施例公开的引射装置，领域内技术人员可以理解的是，发动机燃烧室排出的尾气经收敛段1降压增速，可进入混合段8，在混合段8中与经引射距离调节管4引入的高压气进行充分的掺混，混合均匀后进入至扩张段2增压减速，排出至大气，可有效降低尾气流动过程中的流阻损失。

在一些可选的实施例中，上述的引射装置中，还包括：

喷水冷却段9，其出口端与收敛段1的入口端对接，其上具有多个喷水冷却孔；

减速段10，其出口端与喷水冷却段9的入口端对接，其内壁自其入口端向其出口端逐渐扩张；

收集段11，其出口端与减速段10的入口端对接，其内壁自其入口端向其出口端逐渐收缩。

对于上述实施例公开的引射装置，领域内技术人员可以理解的是，在发动机燃烧室试验中，可设置收集段11的入口端朝向发动燃烧室出口，收集发动机燃烧室排出的高温高速低压尾气，尾气依次流经收集段11、降速段10、喷水冷却段9、收敛段1、混合段8、扩张段2排出至大气。

对于上述实施例公开的引射装置，领域内技术人员还可以理解的是，发动机燃烧室排出的尾气可达到超音速，进入收集段11会使其流速降低，在进入降速段10后流速会进一步降低，降低流阻损失，进入喷水冷却段9后会与经各个喷水冷却孔喷入的冷却水发生掺混，温度降低，体积缩小，体积流量降低，压力降低，建立低压环境，在引射距离调节管4通入高压气的引射下进入收敛段1，其后经混合段8、扩张段2排出至大气。

在一些可选的实施例中，上述的引射装置中，喷水冷却段9内部具有环形喷水冷却腔；

各个喷水冷却孔位于喷水冷却段9的内壁，与环形喷水冷却腔连通；

喷水冷却段9外壁具有喷水冷却进口；喷水冷却进口与环形喷水冷却腔连通。

对于上述实施例公开的引射装置，领域内技术人员可以理解的是，可经喷水冷却进口向环形喷水冷却腔供应冷却水，冷却水由环形喷水冷却腔分配至各个喷水冷却孔，喷入到喷水冷却段9中。

在一些可选的实施例中，上述的引射装置中，喷水冷却段9外壁具有喷水冷却出口；喷水冷却出口与环形喷水冷却腔连通。

对于上述实施例公开的引射装置，领域内技术人员可以理解的是，喷水冷却段9中仅需少量的冷却水经喷水冷却孔喷入，在喷水冷却段9外壁上开设与环形喷水冷却腔连通的喷水冷却出口，可经喷水冷却段9外壁开设与环形喷水冷却腔连通的喷水冷却进口向环形喷水冷却腔通入较大量的冷却水，其中通入环形喷水冷却腔冷却水的大部分会经喷水冷却出口流出，一方面可便于对经喷水冷却孔喷入喷水冷却段9内冷却水量的调控，另一方面较大量的冷却水可携带流出较大的热量，对喷水冷却段9内的气体具有较好的冷却效果。

在一些可选的实施例中，上述的引射装置中，还包括：

离心喷射装置12，连接在部分喷水冷却孔中，具有多个沿喷水冷却段9径向分布的离心喷嘴；各个离心喷嘴朝向喷水冷却段9的出口端，雾化锥角可位于60°-120°范围内；

直射喷射装置13，连接在剩余部分喷水冷却孔中，具有多个沿喷水冷却段9径向分布的直射喷嘴；各个直射喷嘴朝向喷水冷却段9的出口端，雾化锥角可位于15°-30°范围内；

离心喷射装置12相较于直射喷射装置13靠近喷水冷却段9的入口端。

对于上述实施例公开的引射装置，领域内技术人员可以理解的是，发动机燃烧室排出的尾气进人喷水冷却段9后，首先与各个离心喷嘴喷出的冷却水进行混合，温度可迅速降低，由于离心喷嘴具有较好的雾化效果，且沿喷水冷却段9分布，可实现与喷水冷却段9内气体快速混合均匀，使喷水冷却段9内气体快速冷却。

对于上述实施例公开的引射装置，领域内技术人员可以理解的是，进人喷水冷却段9的发动机燃烧室排出的尾气，在与各个离心喷嘴喷出的冷却水混合快速降温后，进一步与各个直射喷嘴喷出的冷却水进行混合，温度在此被降低，直射喷嘴喷出冷却水的速度较快，以及具有较好的穿透性，且朝向喷水冷却段9的出口端，基于动量原理有利于在喷水冷却段9内建立低压环境。

在一些可选的实施例中，上述的引射装置中，喷水冷却段9上具有过孔；

引射管3的出口端穿过过孔，向收敛段1伸展。

在一些可选的实施例中，上述的引射装置中，喷水冷却段9上具有引射距离调节孔；

引射装置还包括：

引射距离调节连杆14，一端穿过引射距离调节孔连接至引射管3，以能够带动引射距离调节管4沿收敛段1的轴向运动。

在一些可选的实施例中，上述的引射装置中，引射距离调节连杆14上连接有引射距离调节密封片；

引射距离调节密封片贴合在喷水冷却段9的外壁上，覆盖引射距离调节孔。

在一些可选的实施例中，上述的引射装置中，还包括：

引射距离调节伸缩杆15，一端连接在喷水冷却段9外壁上，另一端与引射距离调节连杆14背向引射距离调节管4的一端连接，能够驱动引射距离调节连杆14沿收敛段1的轴向运动。

在一些可选的实施例中，上述的引射装置中，减速段10内部具有环形水冷却腔；

减速段10外壁具有水冷进口、水冷出口；水冷进口、水冷出口与环形水冷腔连通。

对于上述实施例公开的引射排放装置，领域内技术人员可以理解的是，可经降速段10外壁上开设的水冷进口向环形水冷却腔中通入冷却水，对进入降速段10的发动机燃烧室排出的尾气进行初步冷却，且可保护降速段10不会受热发生变形损坏。

在一些可选的实施例中，上述的引射装置中，收集段11的内壁符合维氏曲线，使进入其内的发动机燃烧室排出尾气沿轴向的压力梯度以及沿径向的分速度逐渐减小，利于降低流动损失。

说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本申请的技术方案，领域内技术人员应该理解的是，本申请的保护范围显然不局限于这些具体实施方式，在不偏离本申请的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种引射装置，其特征在于，包括：

收敛段（1），其内壁自其入口端向其出口端逐渐收缩；

扩张段（2），其进口端与所述收敛段（1）的出口端对接，其内壁自其入口端向其出口端逐渐扩张；

引射管（3）；

引射距离调节管（4），其一端自所述收敛段（1）的入口端伸入至所述收敛段（1）内部，向所述扩张段（2）伸展，另一端套接在所述引射管（3）的出口端，能够相对于所述引射管（3）沿所述收敛段（1）的轴向滑动；

所述引射距离调节管（4）内径向所述扩张段（2）方向逐渐收缩；

所述引射装置还包括：

引射面积调节锥（5），在所述引射距离调节管（4）内设置，与所述引射距离调节管（4）间存在环形流通缝隙，能够相对于所述引射距离调节管（4）沿所述收敛段（1）的轴向运动。

2.根据权利要求1所述的引射装置，其特征在于，

所述引射距离调节管（4）与所述引射管（3）间设置橡胶圈及其篦齿组合结构。

3.根据权利要求2所述的引射装置，其特征在于，

所述收敛段（1）上具有第一引射面积调节孔；

所述引射距离调节管（4）上具有第二引射面积调节孔；

所述引射装置还包括：

引射面积调节连杆（6），一端依次穿过所述第一引射面积调节孔、所述第二引射面积调节孔，连接在所述引射面积调节锥（5）上，以能够带动所述引射面积调节锥（5）沿所述收敛段（1）的轴向运动；

所述引射面积调节连杆（6）上连接有第一引射面积调节密封片、第二引射面积调节密封片；

所述第一引射面积调节密封片贴合在所述收敛段（1）的外壁上，覆盖所述第一引射面积调节孔；

所述第二引射面积调节密封片贴合在所述引射距离调节管（4）的外壁上，覆盖所述第二引射面积调节孔；

所述的引射装置还包括：

引射面积调节伸缩杆（7），一端连接在所述收敛段（1）外壁上，另一端与所述引射面积调节连杆（6）背向所述引射面积调节锥（5）的一端连接，能够驱动所述引射面积调节连杆（6）沿所述收敛段（1）的轴向运动。

4.根据权利要求1所述的引射装置，其特征在于，

还包括：

混合段（8），其入口端与所述收敛段（1）的出口端对接，其出口端与所述扩张段（2）的进口端对接。

5.根据权利要求1所述的引射装置，其特征在于，

还包括：

喷水冷却段（9），其出口端与所述收敛段（1）的入口端对接，其上具有多个喷水冷却孔；

减速段（10），其出口端与所述喷水冷却段（9）的入口端对接，其内壁自其入口端向其出口端逐渐扩张；

收集段（11），其出口端与所述减速段（10）的入口端对接，其内壁自其入口端向其出口端逐渐收缩。

6.根据权利要求5所述的引射装置，其特征在于，

所述喷水冷却段（9）内部具有环形喷水冷却腔；

各个所述喷水冷却孔位于所述喷水冷却段（9）的内壁，与所述环形喷水冷却腔连通；

所述喷水冷却段（9）外壁具有喷水冷却进口；所述喷水冷却进口与所述环形喷水冷却腔连通；

所述喷水冷却段（9）外壁具有喷水冷却出口；所述喷水冷却出口与所述环形喷水冷却腔连通。

7.根据权利要求6所述的引射装置，其特征在于，

还包括：

离心喷射装置（12），连接在部分所述喷水冷却孔中，具有多个沿所述喷水冷却段（9）径向分布的离心喷嘴；各个所述离心喷嘴朝向所述喷水冷却段（9）的出口端；

直射喷射装置（13），连接在剩余部分所述喷水冷却孔中，具有多个沿所述喷水冷却段（9）径向分布的直射喷嘴；各个所述直射喷嘴朝向所述喷水冷却段（9）的出口端；

所述离心喷射装置（12）相较于所述直射喷射装置（13）靠近所述喷水冷却段（9）的入口端。

8.根据权利要求7所述的引射装置，其特征在于，

所述喷水冷却段（9）上具有引射距离调节孔；

所述引射装置还包括：

引射距离调节连杆（14），一端穿过所述引射距离调节孔连接至所述引射管（3），以能够带动所述引射距离调节管（4）沿所述收敛段（1）的轴向运动；

所述引射距离调节连杆（14）上连接有引射距离调节密封片；

所述引射距离调节密封片贴合在所述喷水冷却段（9）的外壁上，覆盖所述引射距离调节孔；

所述引射装置还包括：

引射距离调节伸缩杆（15），一端连接在所述喷水冷却段（9）外壁上，另一端与所述引射距离调节连杆（14）背向所述引射距离调节管（4）的一端连接，能够驱动所述引射距离调节连杆（14）沿所述收敛段（1）的轴向运动。

9.根据权利要求7所述的引射装置，其特征在于，

所述减速段（10）内部具有环形水冷却腔；

所述减速段（10）外壁具有水冷进口、水冷出口；所述水冷进口、所述水冷出口与所述环形水冷腔连通。

Images