CN116025488B - 发动机工况调整试验装置及调整方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及火箭发动机技术领域，尤其涉及一种发动机工况调整试验装置及调整方法，旨在解决现有的工况调节试验装置存在的缺乏动态调节方式，调节响应慢，无法快速将不稳定燃烧状态调节至稳定燃烧状态的问题。本发明提供的发动机工况调整试验装置，包括氧化剂贮箱、推进剂贮箱、第一管路、第二管路、第三管路、第四管路和燃烧室；氧化剂贮箱中的氧化剂流经第一管路和/或第二管路进入燃烧室；推进剂贮箱中的推进剂流经第三管路和/或第四管路进入燃烧室；当接通第一管路或第二管路，同时接通第三管路或第四管路时，产生燃烧不稳定工况；在燃烧不稳定工况基础上，打开未接通的管路，通过压差的瞬时改变，从燃烧不稳定工况切换至燃烧稳定工况。

Description

发动机工况调整试验装置及调整方法

技术领域

本发明涉及火箭发动机技术领域，尤其涉及一种发动机工况调整试验装置及调整方法。

背景技术

在火箭发动机燃烧过程中存在燃烧不稳定工况以及稳定燃烧工况，为了提高发动机的可靠性与稳定性，需要进行快速工况调整，对燃烧不稳定工况进行动态控制。

燃烧不稳定工况是一种强非线性工况，其由喷注、雾化、蒸发、混合和化学反应等子过程组成，燃烧室中的声震动与各个子过程产生耦合。液体火箭发动机燃烧不稳定性按室压振荡频率分为三类， 200Hz以下低频不稳定燃烧、200Hz-1000Hz中频不稳定燃烧和1000Hz以上高频不稳定燃烧。1.高频燃烧不稳定性是燃烧过程与燃烧室声学振荡相耦合的结果振，出现高频燃烧不稳定性时常伴随有强烈的机械振动，并使燃烧室局部传热率急剧增加，从而导致发动机损坏。2.低频燃烧不稳定性主要由供应系统内的流动过程与燃烧室内燃烧过程相耦合而产生，振荡频率较低，通常在200赫兹以下。在燃气振荡同时,推进剂供应系统内的流体也随之振荡，导致混合比的急剧变化和发动机性能降低。3.中频不稳定频率通常是喷嘴内流动和供应系统管路内的流动耦合产生。由此可见，喷嘴、燃烧室和发动机供应系统三个主要构件之间存在动态间的相互影响，燃烧室中产生的声压振荡，影响后续的燃烧过程。声压振荡导致喷嘴出口压力、流量等工作参数产生变化，致使喷嘴出现脉动，喷嘴的振荡与供应系统的振荡产生耦合，导致供应系统中的压力产生脉动，进而使进入喷嘴的推进剂流量进一步发生变化，从而在整个发动机系统中形成反馈造成燃烧不稳定。而燃烧不稳定发生时对发动机的寿命与性能都会产生一定的影响，因此需要研究一种工况调节试验装置来探究工况调对燃烧不稳定的影响。

但是现有的工况调节试验装置为单一总管、单路单阀，缺乏动态调节方式，调节响应慢，无法快速将不稳定燃烧状态调节至稳定燃烧状态，不利于对燃烧工况的调节进行深入研究。

发明内容

本发明的目的在于提供一种发动机工况调整试验装置及调整方法，以解决现有的工况调节试验装置存在的缺乏动态调节方式，调节响应慢，无法快速将不稳定燃烧状态调节至稳定燃烧状态的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案在于：

本发明提供了一种发动机工况调整试验装置，包括：氧化剂贮箱、推进剂贮箱、第一管路、第二管路、第三管路、第四管路和燃烧室；

所述第一管路和所述第二管路的入口均与所述氧化剂贮箱连通，所述第一管路与所述第二管路的出口交汇于一点，所述第一管路与所述第二管路交汇后与所述燃烧室连通；

所述氧化剂贮箱中的氧化剂流经所述第一管路和/或所述第二管路进入所述燃烧室；

所述第三管路和所述第四管路的入口均与所述推进剂贮箱连通，所述第三管路与所述第四管路的出口交汇于一点，所述第三管路和所述第四管路交汇后与所述燃烧室连通；

所述推进剂贮箱中的推进剂流经所述第三管路和/或所述第四管路进入所述燃烧室；

当接通所述第一管路或所述第二管路，同时接通所述第三管路或所述第四管路时，产生燃烧不稳定工况；

在所述燃烧不稳定工况基础上，打开未接通的管路，通过压差的瞬时改变，从燃烧不稳定工况切换至燃烧稳定工况。

进一步的，

所述发动机工况调整试验装置还包括第五管路；

所述第五管路的入口与所述第一管路连通，出口与氧化剂废液收集循环部件相连。

进一步的，

发动机工况调整试验装置还包括第六管路；

所述第六管路入口与所述第四管路连通，出口与推进剂废液收集循环部件相连。

进一步的，

所述第一管路与所述第二管路的交汇点与所述燃烧室之间设置有第一阀；

所述第二管路上设置有第二阀；

所述第三管路上设置有第三阀；

所述第三管路与所述第四管路的交汇点与所述燃烧室之间设置有第四阀；

所述第五管路设置有第五阀；

所述第六管路设置有第六阀。

进一步的，

所述发动机工况调整试验装置还包括高压气瓶；

所述氧化剂贮箱和所述推进剂贮箱均与所述高压气瓶连通，所述高压气瓶用于向所述氧化剂贮箱和所述推进剂贮箱注入高压气体。

进一步的，

所述氧化剂贮箱通过第一连接管与所述高压气瓶连接，所述第一连接管设置有第一单向阀。

进一步的，

所述推进剂贮箱通过第二连接管与所述高压气瓶连接，所述第二连接管设置有第二单向阀。

进一步的，

所述第一连接管和所述第二连接管的入口端交汇于一处，并通过第三连接管与所述高压气瓶连通；

所述第三连接管朝远离所述高压气瓶的方向依次设置有高压气体阀和减压阀。

进一步的，

所述发动机工况调整试验装置还包括观测仪器、背景板和背景光源；

所述观测仪器、所述燃烧室、所述背景板和所述背景光源依次共线设置，所述观测仪器用于观测燃烧情况。

第二方面，本发明提供了一种基于所述的发动机工况调整试验装置的调整方法，包括以下步骤：

开启高压气体阀，以使高压气体分别通过第一连接管和第二连接管进入氧化剂贮箱和推进剂贮箱；

开启不稳定工况：接通第一管路和第四管路，以产生燃烧不稳定工况；

转换至稳定工况：在接通第一管路和第四管路的基础上，至少接通第二管路和第五管路中的一个，同时至少接通第三管路和第六管路中的一个，通过压差的瞬时改变，以产生燃烧稳定工况。

综合上述技术方案，本发明所能实现的技术效果在于：

本发明提供的发动机工况调整试验装置，包括：氧化剂贮箱、推进剂贮箱、第一管路、第二管路、第三管路、第四管路和燃烧室；第一管路和第二管路的入口均与氧化剂贮箱连通，第一管路与第二管路的出口交汇于一点，第一管路与第二管路交汇后与燃烧室连通；氧化剂贮箱中的氧化剂流经第一管路和/或第二管路进入燃烧室；第三管路和第四管路的入口均与推进剂贮箱连通，第三管路与第四管路的出口交汇于一点，第三管路和第四管路交汇后与燃烧室连通；推进剂贮箱中的推进剂流经第三管路和/或第四管路进入燃烧室；当接通第一管路或第二管路，同时接通第三管路或第四管路时，产生燃烧不稳定工况；在燃烧不稳定工况基础上，打开未接通的管路，通过压差的瞬时改变，从燃烧不稳定工况切换至燃烧稳定工况。

由于燃烧室内喷注器中的喷注流量由燃烧室喷注器的喷前压力p2与燃烧室压力p3产生的压差△p决定，其中，△p=p2-p3，根据伯努利方程可得：(p1-△p)/ρ+1/2v²+gh1=p2/ρ+1/2v²+gh2，其中，p1为贮箱内的压力，△p为管路的压力损耗，p2为喷前压力，ρ为管路中液体密度，v为液体流速，g为重力加速度，h1为压力改变后试验装置喷嘴距地面高度，h为压力改变前试验装置喷嘴距地面高度。实验时喷嘴相对位置不变h1=h2。喷前压力p2与贮箱内的压力p1及管路与燃烧室之间的管路损耗△p有关，而管路的压力损耗的快速响应△p与管路的数目有直接的关系，本发明通过设置多条管路，将来自氧化剂贮箱的氧化剂和来自推进剂贮箱的推进剂注入燃烧室，当打开第一管路和第二管路其中之一、第三管路和第四管路其中之一时，产生燃烧不稳定工况，在此基础上打开未开启管路，通过压差的瞬时改变实现快速从燃烧不稳定工况切换至燃烧稳定工况。本发明通过快速组合调配，达到燃烧稳定工况，探究不同情况下的动态工况调节和动态调节效果，对火箭发射过程中产生的不稳定燃烧的应对有重要意义，可提高发射的成功率与可靠性，解决了现有的工况调节试验装置存在的缺乏动态调节方式，调节响应慢，无法快速将不稳定燃烧状态调节至稳定燃烧状态的问题。

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为本发明实施例提供的发动机工况调整试验装置的结构示意图；

图2为燃烧不稳定工况的流体流向示意图；

图3为第一稳定工况的流体流向示意图；

图4为第二稳定工况的流体流向示意图；

图5为第三稳定工况的流体流向示意图；

图6为第四稳定工况的流体流向示意图；

图7为第五稳定工况的流体流向示意图；

图8为第六稳定工况的流体流向示意图；

图9为第七稳定工况的流体流向示意图；

图10为燃烧室、观测仪器、背景板、背景光源的结构示意图；

图11为燃烧室的结构示意图；

图12为喷注器、喷注器推进剂管路接口、氧化剂腔高频压力传感器接口、推进剂腔高频压力传感器接口和燃烧室压力传感器接口的结构示意图；

图13为喷注器、喷注器推进剂管路接口和喷注器氧化剂管路接口的剖面示意图。

图标：

100-氧化剂贮箱；110-氧化剂加注口；120-第一排气阀；130-氧化剂排泄阀；200-推进剂贮箱；210-推进剂加注口；220-第二排气阀；230-推进剂排泄阀；300-高压气瓶；310-充气阀；320-放气阀；330-压力表；400-燃烧室；410-喷注器；411-第一安装面板；412-第二安装面板；413-喷嘴；420-喷注器推进剂管路接口；430-喷注器氧化剂管路接口；440-氧化剂腔高频压力传感器接口；450-推进剂腔高频压力传感器接口；460-燃烧室压力传感器接口；470-观察窗；500-观测仪器；600-背景板；700-背景光源；

10-第一管路；11-第一阀；20-第二管路；21-第二阀；30-第三管路；31-第三阀；40-第四管路；41-第四阀；50-第五管路；51-第五阀；60-第六管路；61-第六阀；70-第一连接管；71-第一单向阀；80-第二连接管；81-第二单向阀；90-第三连接管；91-高压气体阀；92-减压阀。

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，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

现有的工况调节试验装置为单一总管、单路单阀，缺乏动态调节方式，调节响应慢，无法快速将不稳定燃烧状态调节至稳定燃烧状态，不利于对燃烧工况的调节进行深入研究。

有鉴于此，本发明提供了一种发动机工况调整试验装置，包括：氧化剂贮箱100、推进剂贮箱200、第一管路10、第二管路20、第三管路30、第四管路40和燃烧室400；第一管路10和第二管路20的入口均与氧化剂贮箱100连通，第一管路10与第二管路20的出口交汇于一点，第一管路10与第二管路20交汇后与燃烧室400连通；氧化剂贮箱100中的氧化剂流经第一管路10和/或第二管路20进入燃烧室400；第三管路30和第四管路40的入口均与推进剂贮箱200连通，第三管路30与第四管路40的出口交汇于一点，第三管路30和第四管路40交汇后与燃烧室400连通；推进剂贮箱200中的推进剂流经第三管路30和/或第四管路40进入燃烧室400；当接通第一管路10或第二管路20，同时接通第三管路30或第四管路40时，产生燃烧不稳定工况；在燃烧不稳定工况基础上，打开未接通的管路，通过压差的瞬时改变，从燃烧不稳定工况切换至燃烧稳定工况。

由于燃烧室400内喷注器410中的喷注流量由燃烧室400喷注器410的喷前压力p2与燃烧室400压力p3产生的压差△p决定，其中，△p=p2-p3，根据伯努利方程可得：(p1-△p)/ρ1 +1/2v²+gh1=p2/ρ2+1/2v²+gh2，其中，p1为贮箱内的压力，△p为管路的压力损耗，p2为喷前压力，ρ为管路中液体密度，v为液体流速，g为重力加速度，h1为压力改变后试验装置喷嘴距地面高度，h2为压力改变前试验装置喷嘴距地面高度。实验时喷嘴相对位置不变h1=h2。喷前压p2与贮箱内的压力p1及管路与燃烧室400之间的管路损耗△p有关，而管路的压力损耗的快速响应△p与管路的数目有直接的关系，本发明通过设置多条管路，将来自氧化剂贮箱100的氧化剂和来自推进剂贮箱200的推进剂注入燃烧室400，当打开第一管路10和第二管路20其中之一、第三管路30和第四管路40其中之一时，产生燃烧不稳定工况，在此基础上打开未开启管路，通过压差的瞬时改变实现快速从燃烧不稳定工况切换至燃烧稳定工况。本发明通过快速组合调配，达到燃烧稳定工况，探究不同情况下的动态工况调节和动态调节效果，对火箭发射过程中产生的不稳定燃烧的应对有重要意义，可提高发射的成功率与可靠性，解决了现有的工况调节试验装置存在的缺乏动态调节方式，调节响应慢，无法快速将不稳定燃烧状态调节至稳定燃烧状态的问题。

以下结合图1-图13对本实施例提供的发动机工况调整试验装置的结构和形状进行详细说明。

关于氧化剂贮箱100和推进剂贮箱200的形状和结构，详细而言：

在可选的实施方式中，氧化剂贮箱100设置有氧化剂加注口110，用于向氧化剂贮箱100内加注氧化剂。氧化剂贮箱100设置有第一排气阀120和氧化剂排泄阀130，分别用于排气和排泄氧化剂。

在可选的实施方式中，推进剂贮箱200设置有推进剂加注口210，用于向推进剂贮箱200内加注推进剂。推进剂贮箱200设置有第二排气阀220和推进剂排泄阀230，分别用于排气和排泄推进剂。

在可选的实施方式中，如图1所示，本实施例还包括第五管路50；第五管路50的入口与第一管路10连通，出口与氧化剂废液收集循环部件相连。

在可选的实施方式中，如图1所示，本实施例还包括第六管路60；第六管路60入口与第四管路40连通，出口与推进剂废液收集循环部件相连。

在可选的实施方式中，如图1所示，第一管路10与第二管路20的交汇点与燃烧室400之间设置有第一阀11；第二管路20上设置有第二阀21；第三管路30上设置有第三阀31；第三管路30与第四管路40的交汇点与燃烧室400之间设置有第四阀41；第五管路50设置有第五阀51；第六管路60设置有第六阀61。

具体而言，氧化剂废液收集循环部件和推进剂废液收集循环部件为废液收集罐。第一管路10与第二管路20交汇后通过喷注器410与燃烧室400连接，第一阀11控制氧化剂与喷注器410总接口；第三管路30与第四管路40交汇后通过喷注器410与燃烧室400连接，第四阀41控制推进剂与喷注器410总接口。

关于燃烧室400的形状和结构详细而言：

在可选的实施方式中，如图10、图11所示，燃烧室400的入口处设置有喷注器410，氧化剂与推进剂通过接口注入到喷注器410。

具体而言，如图12和图13所示，喷注器410包括第一安装面板411和第二安装面板412，第一安装面板411和第二安装面板412均设置为具有空腔的圆筒结构，第一安装面板411连接于第二安装面板412上方，喷注器推进剂管路接口420插装于第一安装面板411的顶部，出口与第一安装面板411的推进剂腔连通；喷注器氧化剂管路接口430穿过第一安装面板411，出口与第二安装面板412的氧化剂腔连通。第一管路10和第二管路20的下游管路与喷注器氧化剂管路接口430相连，第三管路30和第四管路40的下游管路与喷注器推进剂管路接口420相连。氧化剂通过喷注器氧化剂管路接口430进入第二安装面板412，推进剂通过喷注器推进剂管路接口420进入第一安装面板411中。

进一步地，喷注器410还包括喷嘴413，喷嘴413贯穿第二安装面板412，其入口与第一安装面板411连通，出口与燃烧室400的燃烧腔连通。喷嘴413的内部开设有通孔，外壁开设有切向孔，位于第一安装面板411的推进剂从喷嘴413的入口流入，出口喷出，位于第二安装面板412的氧化剂从切向孔进入喷嘴413中，从喷嘴413的出口喷出至燃烧室400的燃烧腔。

进一步地，第一安装面板411上插装有推进剂腔高频压力传感器接口450，用于连接高频压力传感器，以检测推进剂腔中的压力；第二安装面板412上插装有氧化剂腔高频压力传感器接口440，用于连接高频压力传感器，以检测氧化剂腔中的压力。燃烧室400连接有燃烧室压力传感器接口460，用于连接压力传感器，以检测燃烧室400中的压力。点火试验过程中，通过高频传感器分别收集压力数据，研究分析脉动情况，并通过观察窗470对实现现象等光学方面测量，观察窗470可设置4个，四面开窗，为打光等测量条件的实现提供便捷。

在可选的实施方式中，如图1所示，本实施例还包括高压气瓶300；氧化剂贮箱100和推进剂贮箱200均与高压气瓶300连通，高压气瓶300用于向氧化剂贮箱100和推进剂贮箱200注入高压气体。

在可选的实施方式中，氧化剂贮箱100通过第一连接管70与高压气瓶300连接，第一连接管70设置有第一单向阀71。

在可选的实施方式中，推进剂贮箱200通过第二连接管80与高压气瓶300连接，第二连接管80设置有第二单向阀81。

在可选的实施方式中，第一连接管70和第二连接管80的入口端交汇于一处，并通过第三连接管90与高压气瓶300连通；第三连接管90朝远离高压气瓶300的方向依次设置有高压气体阀91和减压阀92。

在可选的实施方式中，高压气瓶300设置有充气阀310和放气阀320，同时设置有压力表330用于监测充气阀310和放气阀320所在管路的压力。

具体而言，当开启高压气体阀91时，高压气体通过高压气体阀91、减压阀92后，通过第一单向阀71和第二单向阀81分别进入到氧化剂贮箱100和推进剂贮箱200，在氧化剂贮箱100和推进剂贮箱200中均产生p1的高压，其中减压阀92的目的是防止气压瞬间过大损坏管路。

在可选的实施方式中，本实施例还包括观测仪器500、背景板600和背景光源700；观测仪器500、燃烧室400、背景板600和背景光源700依次共线设置，观测仪器500用于观测燃烧情况。

具体而言，以喷柱器喷雾状态图像采集为例，背景板600可设置为遮光板，观测仪器500为高速摄像机，实验时将背景光源700、遮光板、燃烧室400和高速摄像机布置在一条直线上，并合理调节各部件的距离以保证捕捉精细的喷雾瞬态图像。

本发明提供了一种基于发动机工况调整试验装置的调整方法，包括以下步骤：开启高压气体阀91，以使高压气体分别通过第一连接管70和第二连接管80进入氧化剂贮箱100和推进剂贮箱200；开启不稳定工况：接通第一管路10和第四管路40，以产生燃烧不稳定工况；转换至稳定工况：在接通第一管路10和第四管路40的基础上，至少接通第二管路20和第五管路50中的一个，同时至少接通第三管路30和第六管路60中的一个，通过压差的瞬时改变，以产生燃烧稳定工况。

下面对燃烧不稳定工况以及转换至其中几种稳定工况做详细阐述。

已知发生燃烧不稳定时氧化剂的质量流量为my1，推进剂质量流量为mt1，未发生不稳定时氧化剂的质量流量为my2，推进剂的质量流量为mt2，氧化剂与推进剂的流量通过喷注器410的压差△p进行控制，△p=p2-p3。

关于燃烧不稳定工况，详细而言：

如图2所示，打开高压气体阀91为氧化剂贮箱100以及推进剂贮箱200提供压力。开启第一阀11和第四阀41，氧化剂与推进剂管路中流体的流向如图2所示，氧化剂此时质量流量为my1，推进剂质量流量为mt1。

单独开启第一阀11，关闭第二阀21、第五阀51，到达第一阀11前损耗所产生的压差记为△p_阀1，第一阀11前的压力p2_氧化剂=p1-△p_阀1。

单独开启第四阀41，关闭第三阀31和第六阀61，到达第四阀41前损耗所产生的压差记为△p_阀4,第四阀41前的压力p2_推进剂=p1-△p_阀4。

氧化剂质量流量为my1对应的压差△p_氧化剂=p2_氧化剂-p3= p1-△p_阀1-p3，推进剂质量流量为mt1对应的压差△p_推进剂=p2_推进剂-p3= p1-△p_阀4-p3，此时，氧化剂与推进剂注入燃烧室400燃烧反应产生燃烧不稳定。

关于转换至稳定工况，详细而言：

如图3所示，在第一稳定工况中，开启第一阀11和第四阀41的基础上开启第二阀21与第三阀31，第五阀51和第六阀61依然关闭，管路中的流体流向如图3中箭头所示。

开启第一阀11，到达第一阀11前损耗产生的压差记为△p_阀1，开启第二阀21所对应产生的压差为△p_阀2，此时第一阀11前的压力p2_氧化剂=p1-△p_阀1-△p_阀2。开启第四阀41，到达第四阀41前损耗产生的压差记为△p_阀4, 开启第三阀31所对应产生的压差为△p_阀3,第四阀41前的压力p2_推进剂=p1-△p_阀3-△p_阀4。

氧化剂此时压差△p_氧化剂=p2_氧化剂-p3= p1-△p_阀1-△p_阀2-p3，瞬时改变，氧化剂质量流量相应改变为my2。

推进剂此时压差△p_推进剂= p 2_推进剂-p3= p1-△p_阀3-△p_阀4-p3,瞬时发生变化，推进剂质量流量相应改变为mt2。

通过改变△p（即△p_氧化剂和△p_推进剂）,在能提供足够推力的情况下燃烧效率发生改变，但迅速避开燃烧不稳定工况，防止燃烧不稳定带来的高频，高振幅的共振，对发动机带来毁灭性的破坏。

如图4所示，在第二稳定工况中，在开启第一阀11和第四阀41的基础上开启第五阀51和第六阀61，第二阀21和第三阀31关闭，管路中的流体流向如图4中箭头所示。

第五阀51与氧化剂废液收集循环部件相连，此部件内的压力为p4。第六阀61与推进剂废液收集循环部件相连，此部件内的压力为p4。第五阀51前后压差为△p_阀5，第六阀61前后压差为△p_阀6。

此时氧化剂压入压力p1=p4+△p_阀5，此时推进剂压入压力p1=p4+△p_阀6。

单独开启第一阀11，到达第一阀11前损耗所产生的压差记为△p_阀1，开启第五阀51改变p1，此时第一阀11前的压力p2_氧化剂= p4+△p_阀5-△p_阀1。单独开启第四阀41，第四阀41前损耗所产生的压差记为△p_阀4, 开启第六阀61改变p1。第四阀41前的压力p2_推进剂=p4+△p_阀6-△p_阀4。

氧化剂此时压差△p_氧化剂=p2_氧化剂-p3= p4+△p_阀5-△p_阀1-p3，瞬时改变，氧化剂质量流量瞬时改变为my2。

推进剂此时压差△p_推进剂= p2_推进剂-p3= p4+△p_阀6-△p_阀4-p3,瞬时发生变化，推进剂质量流量相应改变为mt2。

通过改变p1，改变工况，在能提供足够推力的情况下燃烧效率发生改变，但迅速避开燃烧不稳定工况，防止燃烧不稳定带来的高频，高振幅的共振，对发动机带来毁灭性的破坏。

如图5所示，在第三稳定工况中，第一阀11、第二阀21、第三阀31、第四阀41、第五阀51和第六阀61同时打开，流体流向如图5中箭头所示。

氧化剂此时压差△p_氧化剂=p2_氧化剂-p3= p4+△p_阀5-△p_阀1-△p_阀2-p3，瞬时改变，氧化剂质量瞬时改变为my2。

推进剂此时压差△p_推进剂=p2_推进剂-p3= p4+△p_阀6-△p_阀4-△p_阀3-p3,瞬时发生变化，推进剂质量流量瞬时改变为mt2。

如图6所示，在第四稳定工况中，第一阀11、第二阀21、第三阀31、第四阀41和第五阀51，关闭第六阀61，流体流向如图6中箭头所示。

氧化剂此时压差△p_氧化剂=p2_氧化剂-p3= p4+△p_阀5-△p_阀1- △p_阀2-p3，瞬时改变，氧化剂质量瞬时改变为my2。

推进剂此时压差△p_推进剂= p2_推进剂-p3= p1-△p_阀4-△p_阀3-p3,瞬时发生变化，推进剂质量流量瞬时改变为mt2。

如图7所示，在第五稳定工况中，开启第二阀21、第三阀31、第四阀41、第五阀51和第六阀61，关闭第一阀11，流体流向如图7中箭头所示。

氧化剂此时压差△p_氧化剂= p 2_氧化剂-p3=p1-△p_阀1-△p_阀2-p3，瞬时改变，氧化剂质量瞬时改变为my2。

推进剂此时压差△p_推进剂= p2_推进剂-p3= p1-△p_阀4-△p_阀3-p3,瞬时发生变化，推进剂质量流量瞬时改变为mt2。

如图8所示，在第六稳定工况中，开启第一阀11、第二阀21、第三阀31、第五阀51和第六阀61，关闭第四阀41，流体流向如图8中箭头所示。

氧化剂此时压差△p_氧化剂= p2_氧化剂-p3= p4+△p_阀5-△p_阀1-△p_阀2-p3，瞬时改变，氧化剂质量瞬时改变为my2。

推进剂此时压差△p_推进剂= p2_推进剂-p3= p4+△p_阀6-△p_阀4-p3,瞬时发生变化，推进剂质量流量瞬时改变为mt2。

如图9所示，在第七稳定工况中，开启第一阀11、第二阀21、第四阀41、第五阀51和第六阀61，关闭第三阀31，流体流向如图9中箭头所示。

氧化剂此时压差△p_氧化剂= p2_氧化剂-p3= p4+△p_阀5-△p_阀1-p3，瞬时改变，氧化剂质量瞬时改变为my2。

推进剂此时压差△p_推进剂= p2_推进剂-p3= p4+△p_阀6-△p_阀4-p3,瞬时发生变化，推进剂质量流量瞬时改变为mt2。

另外，p4也可根据需要进行调节。在试验中根据现实采集的数据调节至燃烧不稳定工况，此时处于氧化剂、推进剂的供应系统与喷嘴、燃烧室相互之间耦合状态。通过改变压差调节，打破耦合状态，研究其对不稳定燃烧状态调节的影响。

本实施例的工况动态调节方式更多，调节响应更快，快速将不稳定燃烧状态调节至稳定燃烧状态，提高了稳定性、可靠性。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种发动机工况调整试验装置，其特征在于，包括：氧化剂贮箱（100）、推进剂贮箱（200）、第一管路（10）、第二管路（20）、第三管路（30）、第四管路（40）和燃烧室（400）；

所述第一管路（10）和所述第二管路（20）的入口均与所述氧化剂贮箱（100）连通，所述第一管路（10）与所述第二管路（20）的出口交汇于一点，所述第一管路（10）与所述第二管路（20）交汇后与所述燃烧室（400）连通；

所述氧化剂贮箱（100）中的氧化剂流经所述第一管路（10）和/或所述第二管路（20）进入所述燃烧室（400）；

所述第三管路（30）和所述第四管路（40）的入口均与所述推进剂贮箱（200）连通，所述第三管路（30）与所述第四管路（40）的出口交汇于一点，所述第三管路（30）和所述第四管路（40）交汇后与所述燃烧室（400）连通；

所述推进剂贮箱（200）中的推进剂流经所述第三管路（30）和/或所述第四管路（40）进入所述燃烧室（400）；

当接通所述第一管路（10）或所述第二管路（20），同时接通所述第三管路（30）或所述第四管路（40）时，产生燃烧不稳定工况；

在所述燃烧不稳定工况基础上，打开未接通的管路，通过压差的瞬时改变，从燃烧不稳定工况切换至燃烧稳定工况；

还包括第五管路（50）；

所述第五管路（50）的入口与所述第一管路（10）连通，出口与氧化剂废液收集循环部件相连；

还包括第六管路（60）；

所述第六管路（60）入口与所述第四管路（40）连通，出口与推进剂废液收集循环部件相连；

还包括观测仪器（500）、背景板（600）和背景光源（700）；

所述观测仪器（500）、所述燃烧室（400）、所述背景板（600）和所述背景光源（700）依次共线设置，所述观测仪器（500）用于观测燃烧情况；

燃烧室（400）的入口处设置有喷注器（410），氧化剂与推进剂通过接口注入到喷注器（410）；

喷注器（410）包括第一安装面板（411）和第二安装面板（412），第一安装面板（411）和第二安装面板（412）均设置为具有空腔的圆筒结构，第一安装面板（411）连接于第二安装面板（412）上方，喷注器推进剂管路接口（420）插装于第一安装面板（411）的顶部，出口与第一安装面板（411）的推进剂腔连通；喷注器氧化剂管路接口（430）穿过第一安装面板（411），出口与第二安装面板（412）的氧化剂腔连通；第一管路（10）和第二管路（20）的下游管路与喷注器氧化剂管路接口（430）相连，第三管路（30）和第四管路（40）的下游管路与喷注器推进剂管路接口（420）相连；氧化剂通过喷注器氧化剂管路接口（430）进入第二安装面板（412），推进剂通过喷注器推进剂管路接口（420）进入第一安装面板（411）中；

喷注器（410）还包括喷嘴（413），喷嘴（413）贯穿第二安装面板（412），其入口与第一安装面板（411）连通，出口与燃烧室（400）的燃烧腔连通；喷嘴（413）的内部开设有通孔，外壁开设有切向孔，位于第一安装面板（411）的推进剂从喷嘴（413）的入口流入，出口喷出，位于第二安装面板（412）的氧化剂从切向孔进入喷嘴（413）中，从喷嘴（413）的出口喷出至燃烧室（400）的燃烧腔；

第一安装面板（411）上插装有推进剂腔高频压力传感器接口（450），用于连接高频压力传感器，以检测推进剂腔中的压力；第二安装面板（412）上插装有氧化剂腔高频压力传感器接口（440），用于连接高频压力传感器，以检测氧化剂腔中的压力；燃烧室（400）连接有燃烧室压力传感器接口（460），用于连接压力传感器，以检测燃烧室（400）中的压力。

2.根据权利要求1所述的发动机工况调整试验装置，其特征在于，

所述第一管路（10）与所述第二管路（20）的交汇点与所述燃烧室（400）之间设置有第一阀（11）；

所述第二管路（20）上设置有第二阀（21）；

所述第三管路（30）上设置有第三阀（31）；

所述第三管路（30）与所述第四管路（40）的交汇点与所述燃烧室（400）之间设置有第四阀（41）；

所述第五管路（50）设置有第五阀（51）；

所述第六管路（60）设置有第六阀（61）。

3.根据权利要求1所述的发动机工况调整试验装置，其特征在于，

还包括高压气瓶（300）；

所述氧化剂贮箱（100）和所述推进剂贮箱（200）均与所述高压气瓶（300）连通，所述高压气瓶（300）用于向所述氧化剂贮箱（100）和所述推进剂贮箱（200）注入高压气体。

4.根据权利要求3所述的发动机工况调整试验装置，其特征在于，

所述氧化剂贮箱（100）通过第一连接管（70）与所述高压气瓶（300）连接，所述第一连接管（70）设置有第一单向阀（71）。

5.根据权利要求4所述的发动机工况调整试验装置，其特征在于，

所述推进剂贮箱（200）通过第二连接管（80）与所述高压气瓶（300）连接，所述第二连接管（80）设置有第二单向阀（81）。

6.根据权利要求5所述的发动机工况调整试验装置，其特征在于，

所述第一连接管（70）和所述第二连接管（80）的入口端交汇于一处，并通过第三连接管（90）与所述高压气瓶（300）连通；

所述第三连接管（90）朝远离所述高压气瓶（300）的方向依次设置有高压气体阀（91）和减压阀（92）。

7.一种基于权利要求1-6任一项所述的发动机工况调整试验装置的调整方法，其特征在于，包括以下步骤：

开启高压气体阀（91），以使高压气体分别通过第一连接管（70）和第二连接管（80）进入氧化剂贮箱（100）和推进剂贮箱（200）；

开启不稳定工况：接通第一管路（10）和第四管路（40），以产生燃烧不稳定工况；

转换至稳定工况：在接通第一管路（10）和第四管路（40）的基础上，至少接通第二管路（20）和第五管路（50）中的一个，同时至少接通第三管路（30）和第六管路（60）中的一个，通过压差的瞬时改变，以产生燃烧稳定工况。

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