CN115266003A - 用于同轴柱面爆燃驱动装置的点火丝刚性支撑环 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于同轴柱面爆燃驱动装置的点火丝刚性支撑环，包括旋转手柄、螺纹压帽和刚性支杆；旋转手柄包括第一手柄部和第二手柄部，刚性支杆位于爆燃驱动段内；刚性支杆上设置有开叉，开叉包括第一开叉部，第一开叉部包括第一开叉段和第二开叉段，第一开叉部的根部与爆燃驱动段的轴中心线位于同一水平面上；第一开叉部的形状为V形；第一开叉段与第二开叉段之间的最大间距小于爆燃驱动段上安装孔的直径；第一手柄部与第二手柄部之间的交界处套接有密封件，密封件与爆燃驱动段之间的接触面上套接有密封圈；刚性支杆为塑料材质。通过刚性支杆上的第一开叉部支撑点火丝，能够防止点火丝在两个电极之间过度下垂，超出同轴度的允许范围。

Description

用于同轴柱面爆燃驱动装置的点火丝刚性支撑环

技术领域

本发明涉及高温高速气体动力学、高速飞行器等实验研究的技术领域，更具体地，涉及一种用于同轴柱面爆燃驱动装置的点火丝刚性支撑环。

背景技术

激波管/风洞是一种广泛用于高温高速气体动力学、高速飞行器等领域的实验设备，基本原理是：高压驱动气体通过激波压缩低压试验气体，使之达到所需的试验状态。如图1所示，典型的激波管/风洞包括驱动段1’、被驱动段2’、喷管3’和试验段4’；试验前，驱动段1’与被驱动段2’以膜片5’隔开，在驱动段1’中充入高压的驱动气体，在被驱动段2’中充入低压的试验气体；试验时，膜片5’破裂，高压气体膨胀、进入被驱动段2’，同时在被驱动段2’中产生一道快速运动的激波；若直接采用激波后的气体开展试验，则设备以激波管模式运行；若利用经喷管3’加速后的试验气体开展试验，则设备以激波风洞模式运行。

试验气体的总温、总压范围是衡量设备能力的主要指标，二者取决于高压驱动气体的驱动能力。常温高压气体已无法满足日益苛刻的试验需求，为此，国内外已发展出三种高性能的驱动技术：活塞驱动、加热轻气体驱动以及爆轰驱动。其中，爆轰驱动技术具有成本低、结构简单而且较为安全等特点，是目前国内的主流技术。

爆轰驱动激波管是由Bird在1957年首先提出的。中国科学院力学研究所的俞鸿儒先生在1981年建造了一个13.3m长的爆轰驱动激波管，1983年投入使用。中国科学院力学研究所于1994年研制了JF-10爆轰驱动高焓激波风洞【参见俞鸿儒、赵伟、袁生学的氢氧爆轰驱动激波风洞的性能-气动试验与测量控制，1993，7(3)：38-42】。在俞鸿儒先生的帮助下Gronig等人于1993年在德国亚琛工业大学建造了应用反向爆轰驱动的高焓激波风洞(TH2-D)。1994年，NASA修改原来的自由活塞驱动的设计方案，在GASL建成建设了正向爆轰驱动高焓激波风洞(HYPULSE)，该风洞同时可以工作于反射激波风洞模式和膨胀管模式【参见ChueRSM，Tsai C-Y，Bakos RJ，Erdos JI，Rogers RC(2002)NASA’s HYPULSE Facility atGASL-ADual Mode，Dual Driver Reflected-Shock/Expansion Tunnel.In：Lu F，Marren D(eds)，Advanced Hypersonic Test Facilities，Progress in Astronautics andAeronautics，Vol.198，AIAA，Chapter 3，pp29-71】。

爆轰驱动需要在驱动段内形成沿轴向传播的爆轰波，爆轰波后的不均匀的流场导致该驱动技术存在以下问题：第一，可爆轰的气体混合比例范围比可爆燃的范围窄的多，驱动气体的温度和声速范围也相应更窄，因此限制了爆轰驱动能够提供的试验气体总温范围；第二，爆轰驱动提供的有效驱动压力不超过设备承压极限的40％，限制了试验气体的总压范围。

由于爆轰驱动存在上述问题，需要克服上述问题，需要引入同轴柱面爆燃驱动技术，但同轴柱面爆燃驱动技术需要在驱动段两端分别插接高压电极，在两个高压电极之间布置一条沿驱动段轴中心线方向的点火丝，但激波管/激波风洞属于脉冲式实验设备，有效实验时间在毫秒量级，实验时间与激波管/激波风洞的长度近似成正比，为了获得更长的实验时间需要加长管道长度，例如中国科学院力学研究所的JF-12激波风洞长度达200多米。在大尺度的爆燃驱动激波管/激波风洞中，为了防止点火丝在两电极之间过度下垂，超出同轴度的允许范围，需要在点火丝的中部提供支撑。该支撑结构需要同时满足以下要求：一、保证气密性，能够耐受高气压；二、保证绝缘性，不得引起局部击穿。

现有文献1(CN201058067)公开了热水袋注水用支架，包括一虎口形支撑环通过支杆与手柄固接，在手柄的尾端设有弹性挂环，使用时，将弹性挂环撑开，从热水袋的颈部取下，手持手柄并将虎口形支撑环卡置在热水袋的颈部，但该方案属于生活用品领域，无法满足上述支撑结构的要求。

现有文献2(CN102407947A)公开了激波风洞爆轰双驱装置，包括：激波风洞，该激波风洞具爆轰驱动段，该爆轰驱动段的一端设置有卸爆段，另一端设置有被驱动段；在所述卸爆段和爆轰驱动段之间设有第一膜片，在所述被驱动段和爆轰驱动段之间设有第二膜片；在所述爆轰驱动段的靠近所述卸爆段的一段设置有正向爆轰驱动点火装置，在所述爆轰驱动段的靠近所述被驱动段的一段设置有反向爆轰驱动点火装置；在所述正向爆轰驱动点火装置和反向爆轰驱动点火装置之间连接有可控延时触发装置，其方法如下：1)在激波风洞爆轰驱动段的靠近卸爆段的一端设置正向爆轰点火装置，在爆轰驱动段的靠近被驱动段的一端设置反向爆轰驱动点火装置；2)通过正向爆轰点火装置进行点火，形成正向驱动爆轰波；3)当正向爆轰波沿爆轰驱动段传播预定时间后，通过反向爆轰驱动点火装置进行点火，形成反向驱动爆轰波；4)反向驱动爆轰波将设置在被驱动段和爆轰驱动段之间的膜片撕裂，正向爆轰波与反向爆轰波相交后形成运动激波，该运动激波进入被驱动段，以对被驱动段的试验气体进行压缩。

为了满足同轴柱面爆燃驱动技术，本发明提出一种同轴柱面爆燃驱动装置的点火丝刚性支撑环，并且该用于同轴柱面爆燃驱动装置的点火丝刚性支撑环是本领域技术人员不容易想到的。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种用于同轴柱面爆燃驱动装置的点火丝刚性支撑环，包括：旋转手柄、螺纹压帽和刚性支杆；

所述旋转手柄插接于爆燃驱动段上，所述旋转手柄通过所述螺纹压帽与所述爆燃驱动段相连接；

所述旋转手柄包括第一手柄部和与所述第一手柄部相连接的第二手柄部，所述第一手柄部的直径小于第二手柄部的直径，所述第二手柄部远离所述第一手柄部一端与所述刚性支杆相连接，所述刚性支杆位于所述爆燃驱动段内；

所述刚性支杆远离所述第二手柄部一端设置有开叉，所述开叉包括第一开叉部，所述第一开叉部位于靠近所述第二手柄部一侧，所述第一开叉部包括第一开叉段和与所述第一开叉段相连接的第二开叉段，所述第一开叉部的根部与所述爆燃驱动段的轴中心线位于同一水平面上，所述第一开叉部的根部朝向所述第二手柄部一侧；

所述第一开叉部的形状为V形；

所述第一开叉段与所述第二开叉段之间的最大间距小于爆燃驱动段上安装孔的直径；

所述第一手柄部与所述第二手柄部之间的交界处套接有密封件，所述密封件与所述爆燃驱动段之间的接触面上套接有密封圈；

所述刚性支杆为塑料材质。

可选地，所述开叉还包括与第一开叉部相连接的第二开叉部，所述第二开叉部位于远离所述第二手柄部一侧，所述第二开叉部包括第三开叉段和第四开叉段，所述第三开叉段靠近所述第二手柄部一端与所述第一开叉段远离所述第二手柄部一端相连接，所述第四开叉段靠近所述第二手柄部一端与所述第二开叉段远离所述第二手柄部一端相连接；

所述第一开叉段与所述第三开叉段之间的夹角和第二开叉段与所述第四开叉段之间的夹角均为α1，90＞α1＜180，且所述第三开叉段的延长线与所述第四开叉段的延长线不相交；或者，所述第一开叉段与所述第三开叉段之间的夹角和第二开叉段与所述第四开叉段之间的夹角均为α2，45°≥α2≤90°，且所述第三开叉段的延长线与所述第四开叉段的延长线相交。

可选地，所述第一开叉段与所述第三开叉段之间的交接面为第一交接处，所述第二开叉段与所述第四开叉段之间的交接面为第二交接处，所述第一交接处与所述第二交接处之间的间距小于爆燃驱动段上安装孔的直径。

可选地，所述第二手柄部与所述刚性支杆之间通过螺纹连接。

可选地，所述第一手柄部、所述第二手柄部与密封件为一体成型结构。

可选地，所述密封件为密封压环。

可选地，沿第一方向上，所述手柄的长度为20cm-40cm，所述第一方向为所述第一手柄部指向所述第二手柄部的方向。

与现有技术相比，本发明提供的用于同轴柱面爆燃驱动装置的点火丝刚性支撑环，至少实现了如下的有益效果：

第一，通过将刚性支杆上的第一开叉部的根部与爆燃驱动段的轴中心线位于同一水平面上，利用刚性支杆上的第一开叉部支撑点火丝，能够防止点火丝在两个电极之间过度下垂，超出同轴度的允许范围；需要说明的是：爆燃驱动技术需要在爆燃驱动段两端分别插接有两个电极，在两个电极之间布设有沿爆燃驱动段轴线的点火丝；

第二，通过旋转手柄上的密封件，以及密封件与爆燃驱动段之间的接触面上套接有密封圈，可以保证爆燃驱动段内的气密性，能够耐受高气压；

第三，通过刚性支杆采用绝缘性较好的塑料材质，可以保证刚性支杆与旋转手柄之间的绝缘性，避免引起局部击穿。

当然，实施本发明的任一产品必不特定需要同时达到以上所述的所有技术效果。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。

图1是现有技术中提供的一种激波管/风洞的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种用于同轴柱面爆燃驱动装置的点火丝刚性支撑环的主视图；

图3是本发明实施例提供的又一种用于同轴柱面爆燃驱动装置的点火丝刚性支撑环的主视图；

图4是本发明实施例提供的一种用于同轴柱面爆燃驱动装置的点火丝刚性支撑环的侧视图；

图5是图4中一种A-A的截面图；

图6是图4中又一种A-A的截面图；

图7是本发明实施例提供的一种旋转手柄与刚性支杆组装后的截面图；

图8是本发明实施例提供的又一种旋转手柄与刚性支杆组装后的截面图；

图9是本发明实施例提供的爆燃驱动段中段部的结构示意图；

图10是本发明实施例提供的一种用于激波管/风洞的同轴柱面爆燃驱动装置的结构示意图；

图11是图10中B处结构放大图；

图12是图10中放电系统的结构放大图；

图13是本发明实施例提供的一种放电系统的逻辑框图；

图14是本发明实施例提供的一种激波管/风洞的结构示意图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

图2是本发明实施例提供的一种用于同轴柱面爆燃驱动装置的点火丝刚性支撑环的主视图；图3是本发明实施例提供的又一种用于同轴柱面爆燃驱动装置的点火丝刚性支撑环的主视图；图4是本发明实施例提供的一种用于同轴柱面爆燃驱动装置的点火丝刚性支撑环的侧视图；图5是图4中一种A-A的截面图；图6是图4中又一种A-A的截面图；图7是本发明实施例提供的一种旋转手柄与刚性支杆组装后的截面图；图8是本发明实施例提供的又一种旋转手柄与刚性支杆组装后的截面图；图9是本发明实施例提供的爆燃驱动段中段部的结构示意图；参照图2-9所示，本实施例提供一种用于同轴柱面爆燃驱动装置的点火丝刚性支撑环1000，包括：旋转手柄100、螺纹压帽200和刚性支杆300；

旋转手柄100插接于爆燃驱动段1上，旋转手柄100通过螺纹压帽200与爆燃驱动段1相连接；

旋转手柄100包括第一手柄部101和与第一手柄部101相连接的第二手柄部102，第一手柄部101的直径小于第二手柄部102的直径，第二手柄部102远离第一手柄部101一端与刚性支杆300相连接，刚性支杆1位于爆燃驱动段1内；

刚性支杆300远离第二手柄部102一端设置有开叉301，开叉包括第一开叉部302，第一开叉部302位于靠近第二手柄部102一侧，第一开叉部302包括第一开叉段3021和与第一开叉段3021相连接的第二开叉段3022；第一开叉部302的根部与爆燃驱动段1的轴中心线位于同一水平面上，第一开叉部302的根部朝向第二手柄部102一侧；第一开叉部302的形状为V形；

第一开叉段3021与第二开叉段3022之间的最大间距小于爆燃驱动段1上安装孔的直径；

刚性支杆300为塑料材质；

第一手柄部101与第二手柄部102之间的交界处套接有密封件103，密封件103与爆燃驱动段1之间的接触面上套接有密封圈104。

具体的，该用于同轴柱面爆燃驱动装置的点火丝刚性支撑环1000包括旋转手柄100、螺纹压帽200和刚性支杆300；

旋转手柄100插接于爆燃驱动段1上，旋转手柄100通过螺纹压帽200与爆燃驱动段1相连接；

旋转手柄100包括第一手柄部101和第二手柄部102，第一手柄部101和第二手柄部102相连接，第二手柄部102远离第一手柄部101一端连接有刚性支杆300，可选的，第二手柄部102与刚性支杆300之间通过螺纹连接，为了使刚性支杆300更好地连接在第二手柄部102，可以将第一手柄部101的直径d1小于第二手柄部102的直径d2，可以理解为，在刚性支杆300靠近第二手柄部102一侧设置有外螺纹(图中未示出)，第二手柄部102上设置有与外螺纹相配合的内螺旋(图中未示出)，刚性支杆300上的外螺纹与第二手柄部102上的内螺纹配合形成固连结构；刚性支杆1位于爆燃驱动段1内，为了避免旋转手柄100有损坏，可以将第二手柄部102远离第一手柄部101一端与爆燃驱动段1内壁齐平；在刚性支杆300远离第二手柄部102一端设置有开叉301，开叉301包括第一开叉部302，第一开叉部302位于靠近第二手柄部102一侧，第一开叉部302包括第一开叉段3021和第二开叉段3022，第一开叉段3021和第二开叉段3022靠近第二手柄部102一端相连接；第一开叉部302的根部与爆燃驱动段1的轴中心线位于同一水平面上，第一开叉部302的根部朝向第二手柄部102一侧；

为了方便将第一开叉部302穿插至爆燃驱动段1的安装孔400，可以将第一开叉段3021与第二开叉段3022之间的最大间距d4小于爆燃驱动段1上安装孔400的直径d3；

为了避免局部击穿，刚性支杆300采用绝缘性较好的塑料材质；

为了实现密封，在第一手柄部101与第二手柄部102之间的交界处套接有密封件103，密封件103与爆燃驱动段1之间的接触面上套接有密封圈104，从而保证爆燃驱动段1内的气密性，能够耐受高气压，密封件103为密封压环，密封圈104可以为O形圈，可选地，将第一手柄部101、第二手柄部102与密封件为一体成型结构，使其结构更牢固，实用性强。

具体使用时，需要说明的是：在爆燃驱动段1的管道中部设置有安装孔400，将点火丝穿入爆燃驱动段1内并初步拉直后，将刚性支杆300与旋转手柄100螺纹连接后，从安装孔400插入爆燃驱动段1内，并通过旋转手柄100调整刚性支杆300的角度，使点火丝落在开叉301的根部，安装到位后，拧紧螺纹压帽200，使旋转手柄100与爆燃驱动段1固定连接即可。

通过上述实施例可知，本发明提供的用于同轴柱面爆燃驱动装置的点火丝刚性支撑环1000，至少实现了如下的有益效果：

第二，通过将刚性支杆300上的第一开叉部302的根部与爆燃驱动段1的轴中心线位于同一水平面上，利用刚性支杆300上的第一开叉部302支撑点火丝，能够防止点火丝在两个电极之间过度下垂，超出同轴度的允许范围；需要说明的是：爆燃驱动技术需要在爆燃驱动段两端分别插接有两个电极，在两个电极之间布设有沿爆燃驱动段轴线的点火丝；

第二，通过旋转手柄100上的密封件103，以及密封件103与爆燃驱动段1之间的接触面上套接有密封圈104，可以保证爆燃驱动段1内的气密性，能够耐受高气压；

第三，通过刚性支杆300采用绝缘性较好的塑料材质，可以保证刚性支杆300与旋转手柄100之间的绝缘性，避免引起局部击穿。

在一些可选的实施例中，开叉301还包括与第一开叉部302相连接的第二开叉部303，第二开叉部303位于远离第二手柄部102一侧，第二开叉部303包括第三开叉段3031和第四开叉段3032，第三开叉段3031靠近第二手柄部102一端与第一开叉段3021远离第二手柄部102一端相连接，第四开叉段3032靠近第二手柄部102一端与第二开叉段3022远离第二手柄部102一端相连接；

第一开叉段3021与第三开叉段3031之间的夹角和第二开叉段3022与第四开叉段3032之间的夹角均为α1，90＞α1＜180，且第三开叉段3031的延长线与第四开叉段3032的延长线不相交；或者，第一开叉段3021与第三开叉段3031之间的夹角和第二开叉段3022与第四开叉段3022之间的夹角均为α2，45°≥α2≤90°，且第三开叉段3031的延长线与第四开叉段3032的延长线相交。

具体的，开叉301还包括与第一开叉部302相连接的第二开叉部303，第二开叉部303位于远离第二手柄部102一侧，第二开叉部303包括第三开叉段3031和第四开叉段3032，第三开叉段3031靠近第二手柄部102一端与第一开叉段3021远离第二手柄部102一端相连接，第四开叉段3032靠近第二手柄部102一端与第二开叉段3022远离第二手柄部102一端相连接；

继续参照图2、图5和图8所示，第一开叉段3021与第三开叉段3031之间的夹角和第二开叉段3022与第四开叉段3032之间的夹角均为α1，90＞α1＜180，且第三开叉段3031的延长线与第四开叉段3032的延长线不相交；也就是说，第一开叉部302与第二开叉部303之间的空间稍微大些，第三开叉段3031和第四开叉段3032为竖直向下的平行线段，采用该方案，当点火丝落在第一开叉部302根部后，防止点火丝从第一开叉部302移出，可以理解为，防止点火丝从第一开叉部302跑出去；或者，

继续参照图3、图6和图7所示，第一开叉段3021与第三开叉段3031之间的夹角和第二开叉段3022与第四开叉段3022之间的夹角均为α2，45°≥α2≤90°，且第三开叉段3031的延长线与第四开叉段3032的延长线相交，也就是说，第一开叉部302与第二开叉部303之间的空间稍微小些，α2的角度可以为90°，采用该方案，当点火丝落在第一开叉部302根部后，防止点火丝从第一开叉部302移出，可以理解为，防止点火丝从第一开叉部302跑出去。上述不管采用哪一种方案，均可以通过与第一开叉部302连接的第二开叉部303，能够防止点火丝从第一开叉部302移出；

在一些可选的实施例中，继续参照图5和图6所示，第一开叉段3021与第三开叉段3031之间的交接面为第一交接处304，第二开叉段3022与第四开叉段3032之间的交接面为第二交接处305，第一交接处304与第二交接处305之间的间距d4小于爆燃驱动段1上安装孔400的直径d3；

具体的，第一开叉段3021与第三开叉段3031之间的交接面为第一交接处304，第二开叉段3022与第四开叉段3032之间的交接面为第二交接处305，第一交接处304与第二交接处305之间的间距d4小于爆燃驱动段1上安装孔400的直径d3，也就是说，第一开叉部中第一开叉段3021与第二开叉段3022之间的最大间距d4小于爆燃驱动段1上安装孔400的直径d3，采用该方案，无需拆装沉重的爆燃驱动段1，在爆燃驱动段1的管壁外即可通过安装孔400拆装点火丝刚性支撑环1000，大大提高了工作效率。

在一些可选的实施例中，继续参照图5、图6、图7和图8所示，沿第一方向X上，手柄的长度为20cm-40cm，第一方向X为第一手柄部101指向第二手柄部102，采用该方案，便于使用者操作旋转手柄100，当然刚性支杆300的沿第一方向的长度可以为爆燃驱动段1的管径的半径，可以根据爆燃驱动段1的管径的大小而调整，如刚性支杆300为2cm-100cm。

图9是本发明实施例提供的爆燃驱动段中段部的结构示意图；图10是本发明实施例提供的一种用于激波管/风洞的同轴柱面爆燃驱动装置的结构示意图；图11是图10中B处结构放大图；图12是图10中放电系统的结构放大图；图13是本发明实施例提供的一种放电系统的逻辑框图。如图9-图13所示，本实施例提供一种用于激波管/风洞的同轴柱面爆燃驱动装置，包括爆燃驱动段1、被驱动段2、用于将爆燃驱动段1和被驱动段2隔开的膜片5、盲板14、点火丝刚性支撑环1000以及放电系统7，其中，爆燃驱动段1一端连通被驱动段2，另一端连接盲板14；

爆燃驱动段1为等截面直管，爆燃驱动段1上插接有沿径向Y延伸的第一电极11和第二电极12，第一电极11位于爆燃驱动段靠近盲板14一侧，第二电极12位于爆燃驱动段1靠近被驱动段2一侧，第一电极11与第二电极12之间电连接有沿轴向X延伸的点火丝13，轴向X为由爆燃驱动段1指向被驱动段2的轴中心线的方向，径向Y与轴向X相交；

沿轴向X上，第一电极11与盲板14之间的长度为L1，第二电极12与膜片5之间的长度为L2，L1和L2的长度限定为0.5cm-20cm；

爆燃驱动段1上开设有与第一电极11和第二电极12相配合的开孔8，第一电极11和第二电极12与开孔8的接触面设置有密封圈81；

爆燃驱动段1上还开设有用于安装点火丝刚性支撑环1000的安装孔400，安装孔400位于爆燃驱动段1的中部，点火丝刚性支撑环1000插接于安装孔400内，点火丝刚性支撑环1000为上述用于同轴柱面爆燃驱动装置的点火丝刚性支撑环1000；

爆燃驱动段1内充有可燃混气；

放电系统7包括高压电容71、点火开关720和卸荷开关730，由高压电容71正极、点火开关720、第一电极11、点火丝13、第二电极12、高压电容71负极构成点火回路72；由高压电容71正极、卸荷开关730以及高压电容71负极构成卸荷回路73；点火回路72与卸荷回路73并联，高压电容71用于存储高压电，并向点火丝放电。

具体的，该用于激波管/风洞的同轴柱面爆燃驱动装置包括爆燃驱动段1、被驱动段2，爆燃驱动段1一端连通被驱动段2，另一端连接盲板14，爆燃驱动段1与被驱动段2之间设置膜片5，被驱动段2通过喷管3连通试验段4，盲板14为法兰盖，利用盲板14堵上爆燃驱动段1的端头，无需再使用传统的卸爆段以及在卸爆段与爆燃驱动段之间设置膜片，不仅有利于降低占用空间面积，还可以降低成本；

在爆燃驱动段1插接有沿径向Y延伸的第一电极11和第二电极12，第一电极11位于爆燃驱动段1靠近盲板14一侧，第二电极12位于爆燃驱动段1靠近被驱动段2一侧，也就是说将第一电极11和第二电极12插接于爆燃驱动段1的两端；在第一电极11与第二电极12之间电连接有沿轴向延伸的点火丝13，轴向X为由盲板14指向被驱动段2的轴中心线的方向，径向Y与轴向X相交，可选地，点火丝13可以为铜、银、镍铬、钨和合金中任一项金属材质，点火丝13的长度可以根据爆燃驱动段1的长度进行调整；

第一电极11到盲板14的轴向距离为L1，第二电极12与膜片5的轴向距离为L2，若L1和L2的长度小于0.5cm，有可能发生击穿，导致设备损坏或危害人员安全；若L1和L2的长度大于20cm，则有可能导致爆燃驱动段1内可燃混气燃烧不稳定，因此，将L1和L2的长度限定为0.5cm-20cm，不仅尽可能将点火丝13在爆燃驱动段内沿轴向布置的更长一些，能够进一步使爆燃驱动段1内可燃混气燃烧的更充分，而且可以避免第一电极11与爆燃驱动段端头之间以及第二电极12与膜片5之间的距离过近，从而避免发生击穿，保证设备以及人员的安全；

图11是图10中B处结构放大图；其中，图10中C处的放大图与B处的放大图相同，在爆燃驱动段1上开设有与第一电极11和第二电极12相配合的开孔8，图11中为了在图上显示开孔8，将开孔8的孔径画的比实际大些，开孔8与第一电极11相配合，第二电极12与开孔8相配合，通过开孔8便于将第一电极11和第二电极12插接于燃烧驱动段1，为了保证爆燃驱动段1内的密封性，在第一电极11插接至爆燃驱动段1后，在第一电极1与开孔8相接触的爆燃驱动段1的接触面设置密封圈81，在第二电极12与开孔8相接触的爆燃驱动段1的接触面设置密封圈81；

在爆燃驱动段1上还开设有用于安装点火丝刚性支撑环1000的安装孔400，安装孔400位于爆燃驱动段1的中部，点火丝刚性支撑环1000为上述用于同轴柱面爆燃驱动装置的点火丝刚性支撑环1000，包括旋转手柄100和刚性支杆300，刚性支杆300与旋转手柄100之间通过螺纹连接，旋转手柄100通过螺纹压帽200与爆燃驱动段1实现机械连接，刚性支杆300上的第一开叉部302用于支撑点火丝13，第一开叉部302的形状为V形，第一开叉部302的根部与爆燃驱动段1的轴中心线位于同一水平面上，第一开叉部3021的根部朝向第二手柄部102一侧，可以给点火丝13中部提供支撑，从而防止点火丝13在第一电极11和第二电极12之间过度下垂，超出同轴度的允许范围；

爆燃驱动段1内充有可燃混气，可燃混气可以包括燃料、氧化剂和惰性气体，其中，燃料为氢、一氧化碳或烷烯炔烃，也可以为其它可燃气体；氧化剂为氧或一氧化二氮，也可以为其它氧化性气体，惰性气体为氮气、稀有气体或二氧化碳，也可以为其它不参与燃烧反应的气体；燃料：氧化剂：惰性气体之间的比例可以为1:1:1，燃料：氧化剂：惰性气体之间的比例也可以为2:1:1，燃料：氧化剂：惰性气体之间的比例还可以为2:1:7，当然，关于燃料、氧化剂和惰性气体三者的比例关系是根据具体设备以及实验要求设定；

还包括放电系统7，放电系统7包括高压电容71、点火开关720和卸荷开关730，高压电容71正极、点火开关720、第一电极11、点火丝13、第二电极12、高压电容71负极构成点火回路72；高压电容71正极、卸荷开关730以及高压电容71负极构成卸荷回路73，点火回路72与卸荷回路73并联，高压电容71用于存储高压电；

高压电容71充电后，先闭合点火开关720，高压电容71分别通过第一电极11和第二电极12与点火丝13导通，开始点火；持续预定时间后，闭合卸荷开关730，将高压电容71正负极短路，高压电容71中的电荷即经由卸荷回路73瞬间返回高压电容71，完成卸荷，上述预定时间可以为5-30毫秒。

该用于激波管/风洞的同轴柱面爆燃驱动装置的组装顺序如下：

提供爆燃驱动段1；

首先，在爆燃驱动段1上开设有放置第一电极11和第二电极12的开孔8；其次，在第一电极11和第二电极12与开孔8的接触面安装密封圈81，然后在开孔8内插接第一电极11和第二电极12，第一电极11位于爆燃驱动段靠近盲板14一侧，第二电极12位于爆燃驱动段1靠近被驱动段2一侧；在第一电极11与第二电极12之间连接沿轴向X延伸的点火丝13，将点火丝13初步拉直后，将刚性支杆300与旋转手柄100螺纹连接后，从安装孔400插入爆燃驱动段1内，并通过旋转手柄100调整刚性支杆300的角度，使点火丝13落在第一开叉302的根部，安装到位后，拧紧螺纹压帽200，实现旋转手柄100与爆燃驱动段1的机械连接，利用第二开叉部303防止点火丝13从第一开叉部302移出；

在爆燃驱动段1与被驱动段2之间安装膜片5，在爆燃驱动段1靠近膜片5一端连接被驱动段2，另一端连接有盲板14；

在爆燃驱动段1内充有可燃混气；

连接放电系统7，将高压电容71正极、点火开关720、第一电极11、点火丝13、第二电极12、高压电容71负极构成点火回路72；将高压电容71正极、卸荷开关730以及高压电容71负极构成卸荷回路73；点火回路72与卸荷回路73之间并联。

按照上述组装顺序对用于激波管/风洞的同轴柱面爆燃驱动装置进行组装，不仅可以更好地插接第一电极以及第二电极，使点火丝13的位置布设的更精确，而且可以避免可燃混气漏气，保证人身安全，同时便于操作。

当然，在不考虑高压电容向点火丝放电的情况下，上述组装顺序可以做出适当调整，可以在安装完被驱动段2或盲板14之后，先连接放电系统，再向爆燃驱动段1内充可燃混气，具体如下：

第一，提供爆燃驱动段1；

第二，首先，在爆燃驱动段1上开设有放置第一电极11和第二电极12的开孔8；其次，在第一电极11和第二电极12与开孔8的接触面安装密封圈81，然后在开孔8内插接第一电极11和第二电极12，第一电极11位于爆燃驱动段靠近盲板14一侧，第二电极12位于爆燃驱动段1靠近被驱动段2一侧；在第一电极11与第二电极12之间连接沿轴向X延伸的点火丝13；将点火丝13初步拉直后，将刚性支杆300与旋转手柄100螺纹连接后，从安装孔400插入爆燃驱动段1内，并通过旋转手柄100调整刚性支杆300的角度，使点火丝13落在第一开叉部302的根部，安装到位后，拧紧螺纹压帽200，实现旋转手柄100与爆燃驱动段1的机械连接，利用第二开叉部303防止点火丝13从第一开叉部302移出；

第三，在爆燃驱动段1与被驱动段2之间安装膜片，在爆燃驱动段1靠近膜片5一端连接被驱动段2，另一端连接有盲板14；

第四，连接放电系统7，将高压电容71正极、点火开关720、第一电极11、点火丝13、第二电极12、高压电容71负极构成点火回路72；将高压电容71正极、卸荷开关730以及高压电容71负极构成卸荷回路73；点火回路72与卸荷回路73之间并联；

第五，在爆燃驱动段1内充可燃混气。

需要说明的是：第一，提供爆燃驱动段1；第二，首先，在爆燃驱动段1上开设有放置第一电极11和第二电极12的开孔8；其次，在第一电极11和第二电极12与开孔8的接触面安装密封圈81，然后在开孔8内插接第一电极11和第二电极12，第一电极11位于爆燃驱动段靠近盲板14一侧，第二电极12位于爆燃驱动段1靠近被驱动段2一侧；在第一电极11与第二电极12之间连接沿轴向X延伸的点火丝13；第三，在爆燃驱动段1与被驱动段2之间安装膜片，在爆燃驱动段1靠近膜片5一端连接被驱动段2，另一端连接有盲板14；上述三个步骤组装顺序是不可逆的，也就是上述组装顺序无法颠倒的，颠倒后则无法实施。

工作原理如下：在爆燃驱动段1内有一根沿轴向X布置的点火丝13，高压电容71充电后，先闭合点火开关720，高压电容71分别通过第一电极11和第二电极12与点火丝13导通，点火丝13两端施加数千至数万伏特的高电压，在点火开关720通电瞬间，点火丝13剧烈发热，在微秒量级的时间内点燃点火丝13附近的可燃混气，点燃后形成柱状火焰面，并沿径向扩大；通过使点火丝13与爆燃驱动段1的管道严格同轴，保证沿轴向各处同时燃尽；由于高压电容71的放电过程比燃烧过程更长，需要在燃烧结束前将高压电容71中剩余的电荷卸掉，因此当持续预定时间后，闭合卸荷开关730，将高压电容71正负极短路，高压电容71中的电荷即经由卸荷回路瞬间返回高压电容71，完成卸荷，从而防止高压电容71正极附近击穿燃烧产物，产生安全事故。

需要说明的是：爆轰驱动需要在驱动段管道内形成沿轴向传播的爆轰波，而爆燃驱动则是使爆燃驱动段1的管道内的气体沿轴向同时点火，以爆燃而非爆轰的方式完成燃烧，并沿轴向X同时结束燃烧。

通常激波管/风洞的有效工作时间大致在几毫秒至100毫秒量级，为了提供精确的试验条件，必须严格保证爆燃驱动段中的可燃混气同时点火，同时燃尽。

通过上述实施例可知，本发明提供的用于激波管/风洞的同轴柱面爆燃驱动装置，至少实现了如下的有益效果：

第一，现有技术中由爆轰驱动在驱动段管道内形成沿轴向传播的爆轰波，由于爆轰波极高的压力峰不能全部用来驱动，爆轰驱动提供的有效压力大大低于设备的承压极限，而本发明中以爆燃取代爆轰，不存在爆轰中的压力峰，燃烧压力可以100％用于压缩试验气体，因此提高了试验气体的压力；

第二，爆燃的混气比例极限比爆轰宽得多，驱动气体的温度和声速范围更大，对应的试验气体总温范围也因此比爆轰驱动更大；

第三，通过将刚性支杆上的第一开叉部的根部与爆燃驱动段的轴中心线位于同一水平面上，利用刚性支杆上的第一开叉部支撑点火丝，能够防止点火丝在两个电极之间过度下垂，超出同轴度的允许范围；通过与第一开叉部连接的第二开叉部，能够防止从第一开叉部移出；。

图14是本发明实施例提供的一种激波管/风洞的结构示意图；本发明实施例还有一种激波管/风洞，包括本发明实施例提供的用于激波管/风洞的同轴柱面爆燃驱动装置。

虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (7)

1.一种用于同轴柱面爆燃驱动装置的点火丝刚性支撑环，其特征在于，包括：旋转手柄、螺纹压帽和刚性支杆；

所述旋转手柄插接于爆燃驱动段上，所述旋转手柄通过所述螺纹压帽与所述爆燃驱动段相连接；

所述旋转手柄包括第一手柄部和与所述第一手柄部相连接的第二手柄部，所述第一手柄部的直径小于第二手柄部的直径，所述第二手柄部远离所述第一手柄部一端与所述刚性支杆相连接，所述刚性支杆位于所述爆燃驱动段内；

所述刚性支杆远离所述第二手柄部一端设置有开叉，所述开叉包括第一开叉部，所述第一开叉部位于靠近所述第二手柄部一侧，所述第一开叉部包括第一开叉段和与所述第一开叉段相连接的第二开叉段，所述第一开叉部的根部与所述爆燃驱动段的轴中心线位于同一水平面上，所述第一开叉部的根部朝向所述第二手柄部一侧；

所述第一开叉部的形状为V形；

所述第一开叉段与所述第二开叉段之间的最大间距小于爆燃驱动段上安装孔的直径；

所述第一手柄部与所述第二手柄部之间的交界处套接有密封件，所述密封件与所述爆燃驱动段之间的接触面上套接有密封圈；

所述刚性支杆为塑料材质。

2.根据权利要求1所述的用于同轴柱面爆燃驱动装置的点火丝刚性支撑环，其特征在于，所述开叉还包括与第一开叉部相连接的第二开叉部，所述第二开叉部位于远离所述第二手柄部一侧，所述第二开叉部包括第三开叉段和第四开叉段，所述第三开叉段靠近所述第二手柄部一端与所述第一开叉段远离所述第二手柄部一端相连接，所述第四开叉段靠近所述第二手柄部一端与所述第二开叉段远离所述第二手柄部一端相连接；

所述第一开叉段与所述第三开叉段之间的夹角和第二开叉段与所述第四开叉段之间的夹角均为α1，90＞α1＜180，且所述第三开叉段的延长线与所述第四开叉段的延长线不相交；或者，所述第一开叉段与所述第三开叉段之间的夹角和第二开叉段与所述第四开叉段之间的夹角均为α2，45°≥α2≤90°，且所述第三开叉段的延长线与所述第四开叉段的延长线相交。

3.根据权利要求2所述的用于同轴柱面爆燃驱动装置的点火丝刚性支撑环，其特征在于，所述第一开叉段与所述第三开叉段之间的交接面为第一交接处，所述第二开叉段与所述第四开叉段之间的交接面为第二交接处，所述第一交接处与所述第二交接处之间的间距小于爆燃驱动段上安装孔的直径。

4.根据权利要求1所述的用于同轴柱面爆燃驱动装置的点火丝刚性支撑环，其特征在于，所述第二手柄部与所述刚性支杆之间通过螺纹连接。

5.根据权利要求1所述的用于同轴柱面爆燃驱动装置的点火丝刚性支撑环，其特征在于，所述第一手柄部、所述第二手柄部与密封件为一体成型结构。

6.根据权利要求1所述的用于同轴柱面爆燃驱动装置的点火丝刚性支撑环，其特征在于，所述密封件为密封压环。

7.根据权利要求1-6任一项所述的用于同轴柱面爆燃驱动装置的点火丝刚性支撑环，其特征在于，沿第一方向上，所述手柄的长度为20cm-40cm，所述第一方向为所述第一手柄部指向所述第二手柄部的方向。

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