CN116625694B - 一种超燃冲压发动机光学观测玻璃的快速更换装置 - Google Patents

一种超燃冲压发动机光学观测玻璃的快速更换装置 Download PDF

Info

Publication number
CN116625694B
CN116625694B CN202310900218.1A CN202310900218A CN116625694B CN 116625694 B CN116625694 B CN 116625694B CN 202310900218 A CN202310900218 A CN 202310900218A CN 116625694 B CN116625694 B CN 116625694B
Authority
CN
China
Prior art keywords
glass
optical
frame
curing frame
optical glass
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202310900218.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN116625694A (zh
Inventor
田野
钟富宇
岳茂雄
李世豪
杜广铭
冉伟
张娜
郭明明
张依
何赞
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Institute of Aerospace Technology of China Aerodynamics Research and Development Center
Original Assignee
Institute of Aerospace Technology of China Aerodynamics Research and Development Center
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institute of Aerospace Technology of China Aerodynamics Research and Development Center filed Critical Institute of Aerospace Technology of China Aerodynamics Research and Development Center
Priority to CN202310900218.1A priority Critical patent/CN116625694B/zh
Publication of CN116625694A publication Critical patent/CN116625694A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN116625694B publication Critical patent/CN116625694B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M15/00Testing of engines
    • G01M15/02Details or accessories of testing apparatus
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/50Glass production, e.g. reusing waste heat during processing or shaping
    • Y02P40/57Improving the yield, e-g- reduction of reject rates

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

本发明属于超燃冲压发动机地面试验领域,公开了一种超燃冲压发动机光学观测玻璃的快速更换装置,包括玻璃固化框和与玻璃固化框螺栓连接的玻璃压框,所述玻璃固化框与玻璃压框的中部相互连通形成空腔,所述空腔内设有光学玻璃;所述光学玻璃与玻璃固化框之间设有石墨垫片,所述光学玻璃与玻璃压框之间设有硅橡胶垫片。本发明解决了光学玻璃在拆装过程中经常发生磕碰导致损坏的问题,适用于快速更换不同的光学观测玻璃。

Description

一种超燃冲压发动机光学观测玻璃的快速更换装置
技术领域
本发明涉及超燃冲压发动机地面试验领域,尤其涉及一种超燃冲压发动机光学观测玻璃的快速更换装置。
背景技术
在超燃冲压发动机地面试验的研究工作中,对于不同构型的燃烧室以及不同的来流条件,发动机内部的燃烧流场结构往往会截然不同,并且燃烧流场结构的改变往往会引起燃料的分布、燃烧主要区域、燃烧产物以及燃烧性能发生较大变化。为了更好的研究超燃冲压发动机以及提升发动机性能,对于这些变化的参数往往需要通过非接触式的光学测量手段进行观测研究。
在低马赫数条件下,总温总压相对较低,液态碳氢燃料几乎没有蒸发过程,破碎和雾化的好坏成为掺混效果以及燃烧效率提升的关键,因此需要对燃料的分布和掺混进行测量。燃料分布和掺混测量一般通过mie散射、数字全息或脉冲激光背景法等光学手段来测量,需要光学玻璃可透过532或633nm波长的可见光,采用K9玻璃;当需要对燃烧效率进行判别时,往往会对发动机燃烧的中间产物CH或OH自由基团进行测量观测,一般通过CH/OH-Plif进行测量,需要光学玻璃可透过283±10nm和310±5nm波长的紫外光,采用JGS-1石英玻璃;当马赫数较高的条件时,点火和稳定燃烧的关键往往是流场中的关键波系结构,此时需要用到纹影或聚焦纹影的测量手段,需要光学玻璃可透过可见光且耐高温,采用JGS-2石英玻璃;而高马赫数条件下的热防护问题是关键,采用常规的热流传感器测量和TSP图层测量都存在局限性,通过红外摄像仪是最佳的测量方法,此时需要光学玻璃可透过1000nm以上的红外光,采用蓝宝石玻璃。
因此,在超燃冲压发动机地面试验的过程中,非接触式光学测量技术的应用需要匹配多种材质的光学玻璃,并且观测位置经常发生改变,光学玻璃在拆装过程中经常发生磕碰或装配失误导致损坏。综上所述,研发一种可以将光学玻璃固定且能够快速更换安装的装置迫在眉睫。
发明内容
本发明意在提供一种超燃冲压发动机光学观测玻璃的快速更换装置,以解决光学玻璃在拆装过程中经常发生磕碰导致损坏的问题。
为了实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种超燃冲压发动机光学观测玻璃的快速更换装置,包括玻璃固化框和与玻璃固化框螺栓连接的玻璃压框,所述玻璃固化框与玻璃压框的中部相互连通形成空腔,所述空腔内设有光学玻璃;所述光学玻璃与玻璃固化框之间设有石墨垫片,所述光学玻璃与玻璃压框之间设有硅橡胶垫片。
进一步的,所述玻璃固化框内设有定位式密封倒角,所述定位式密封倒角与水平方向的夹角的角度范围控制在30~45°,所述倒角横截面的斜边长度S与光学玻璃(3)的长边L的关系式为:/>
通过上述设置,保证了安装光学玻璃的准确定位,通过紧固压紧后光学玻璃不会出现位置偏移,同时保证装置的气密性。
进一步的,所述玻璃固化框内侧的四个顶角设置有3/4圆弧形的防线胀保护槽,所述防线胀保护槽的深度d、光学玻璃的厚度D、定位式密封倒角与水平方向夹角和光学玻璃的长边L的关系式为:/>,所述防线胀保护槽的起始位置从玻璃固化框表面开始计算,所述防线胀保护槽的圆弧半径为1.5 mm。
进一步的,所述玻璃固化框与光学玻璃的长边L之间设有沿长宽方向的防线胀间隙p,所述防线胀间隙p=L×0.12%。
通过上述设置,确保线胀系数不同的玻璃固化框和光学玻璃不会因超燃冲压发动机燃烧室内火焰稳定燃烧升温,导致两者热膨胀量不同造成光学玻璃被挤压损坏。
进一步的,所述石墨垫片的厚度为0.5mm。
通过上述设置,保证在高温下使用且密封性能良好。
进一步的,所述硅橡胶垫片的厚度为1.0mm。
通过上述设置,可以抵消厚度方向的热膨胀量且密封性能良好。
与现有技术相比,本发明的有益效果:
1、本方案使得光学玻璃实现了快速的安装和拆卸,可以根据不同测量手段、激光波长以及光路走向等情况,针对性地调整光学玻璃型号和光学玻璃观测窗的安装位置。
2、本方案使用整体性好,光学玻璃随着玻璃固化框一并拆装,使得光学玻璃拆装变得快捷高效。
3、本装置安装方法简便,结构强度高,安全性强,充分考虑了热胀冷缩效应,使固定后的光学玻璃耐用且不会因热膨胀而被挤压损坏。
4、本方案通过对定位式密封倒角、防线胀保护槽、防线胀间隙等结构的合理设计,从而可以适应不同线胀系数的光学玻璃,提高了本方案的密封性能,实现了光学玻璃的精准定位与安装保护。
附图说明
图1为本发明一种超燃冲压发动机光学观测玻璃的快速更换装置的爆炸视图;
图2为本实施例中玻璃固化框的局部放大视图;
图3为本实施例中的快速更换装置安装在超然冲压发动机上的装配示意图。
附图中的对应标记的名称为:玻璃固化框1、石墨垫片2、光学玻璃3、硅橡胶垫片4、玻璃压框5、螺栓6。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明:
实施例
如图1至图3所示,一种超燃冲压发动机光学观测玻璃的快速更换装置,包括玻璃固化框1和与玻璃固化框1螺栓6连接的玻璃压框5,玻璃固化框1和玻璃压框5的相同处间隔等距分布有多个相互连通的通孔。玻璃固化框1内设有定位式密封倒角,定位式密封倒角与水平方向的夹角的角度范围控制在30~45°。玻璃固化框1与玻璃压框5的中部相互连通形成空腔,空腔内放置有光学玻璃3,本实施例中光学玻璃3的长×宽×高是:320mm×80mm×40mm;光学玻璃3与空腔底部的接触面宽度为8mm,角度为45°的倒角,本实施例中,光学玻璃3安装后与玻璃固化框1之间存在0.38mm的间隙,玻璃固化框1内侧的四个顶角设置有3/4圆弧形的防线胀保护槽。玻璃固化框1与光学玻璃3的长边L之间还设有沿长宽方向的防线胀间隙p。光学玻璃3与玻璃固化框1之间设有石墨垫片2,石墨垫片2的厚度为0.5mm,如此设置可以保证在高温下使用且密封性能良好;光学玻璃3与玻璃压框5之间设有硅橡胶垫片4,硅橡胶垫片4的厚度为1.0mm,如此设置可以抵消厚度方向的热膨胀量且密封性能良好。
本快速更换装置的设计要求:
倒角横截面的斜边长度S与光学玻璃3(3)的长边L的关系式为:。本实施例中倒角为45°,经计算得出倒角横截面的斜边长度S:320×0.025×1.414=11.31mm(结果保留小数点后两位)。如此设计可以保证安装光学玻璃3的准确定位,通过紧固压紧后光学玻璃3不会出现位置偏移,同时保证装置的气密性。
防线胀保护槽的深度d、光学玻璃3的厚度D、定位式密封倒角与水平方向夹角和光学玻璃3的长边L的关系式为:/>,本实施例中防线胀保护槽的深度d:40-320×0.025×1=32mm。防线胀保护槽的起始位置从玻璃固化框1表面开始计算,圆弧半径为1.5 mm。
防线胀间隙p=L×0.12%,本实施例中防线胀间隙p:320×0.0012=0.38(结果保留小数点后两位)。如此设计可以确保线胀系数不同的玻璃固化框1(例如,材料为304不锈钢,线胀系数为0.0181mm/m·℃)和光学玻璃3(例如,材料为JGS-1石英,线胀系数为0.0005mm/m·℃)不会因超燃冲压发动机燃烧室内火焰稳定燃烧升温,导致两者热膨胀量不同造成光学玻璃3被挤压损坏。
快速更换装置的安装:
将玻璃固化框1、石墨垫片2、光学玻璃3、硅橡胶垫片4和玻璃压框5依次由下至上叠放;上述操作完成以后,通过螺栓6将玻璃固化框1和玻璃压框5紧固连接即实现光学玻璃3的固定,随后将其安装在超燃冲压发动机光学观测窗的孔位中。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释,其并不是对本发明的限制,本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改,但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (3)

1.一种超燃冲压发动机光学观测玻璃的快速更换装置,其特征在于:包括玻璃固化框(1)和与玻璃固化框(1)螺栓连接的玻璃压框(5),所述玻璃固化框(1)与玻璃压框(5)的中部相互连通形成空腔,所述空腔内设有光学玻璃(3);所述光学玻璃(3)与玻璃固化框(1)之间设有石墨垫片(2),所述光学玻璃(3)与玻璃压框(5)之间设有硅橡胶垫片(4);
所述玻璃固化框(1)内设有定位式密封倒角,所述定位式密封倒角与水平方向的夹角θ的角度范围控制在30~45°,所述定位式密封倒角横截面的斜边长度S与光学玻璃(3)的长边L的关系式为:S=L×2.5%×secθ;
所述玻璃固化框(1)内侧的四个顶角设置有3/4圆弧形的防线胀保护槽,所述防线胀保护槽的深度d、光学玻璃(3)的厚度D、定位式密封倒角与水平方向夹角θ和光学玻璃(3)的长边L的关系式为:d=D-L×2.5%×tanθ,所述防线胀保护槽的起始位置从玻璃固化框(1)表面开始计算,所述防线胀保护槽的圆弧半径为1.5mm;
所述玻璃固化框(1)与光学玻璃(3)的长边L之间设有沿长宽方向的防线胀间隙p,所述防线胀间隙p=L×0.12%。
2.根据权利要求1所述的一种超燃冲压发动机光学观测玻璃的快速更换装置,其特征在于:所述石墨垫片(2)的厚度为0.5mm。
3.根据权利要求1所述的一种超燃冲压发动机光学观测玻璃的快速更换装置,其特征在于:所述硅橡胶垫片(4)的厚度为1.0mm。
CN202310900218.1A 2023-07-21 2023-07-21 一种超燃冲压发动机光学观测玻璃的快速更换装置 Active CN116625694B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310900218.1A CN116625694B (zh) 2023-07-21 2023-07-21 一种超燃冲压发动机光学观测玻璃的快速更换装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310900218.1A CN116625694B (zh) 2023-07-21 2023-07-21 一种超燃冲压发动机光学观测玻璃的快速更换装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN116625694A CN116625694A (zh) 2023-08-22
CN116625694B true CN116625694B (zh) 2023-10-13

Family

ID=87636876

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310900218.1A Active CN116625694B (zh) 2023-07-21 2023-07-21 一种超燃冲压发动机光学观测玻璃的快速更换装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116625694B (zh)

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103278331A (zh) * 2013-05-10 2013-09-04 天津大学 一种用于观察火焰与压力波相互作用的定容燃烧装置
CN104764609A (zh) * 2015-04-03 2015-07-08 西北工业大学 一种航空发动机主燃烧室的综合光学测量平台
CN107084848A (zh) * 2017-03-23 2017-08-22 上海交通大学 一种可视化的高温高压燃烧装置
CN110806318A (zh) * 2019-11-06 2020-02-18 燕山大学 二维扁平的可视化定容燃烧弹
CN111579248A (zh) * 2020-05-14 2020-08-25 中国空气动力研究与发展中心 一种超燃冲压发动机燃烧流场光学同步测量方法
CN112945603A (zh) * 2021-04-02 2021-06-11 清华大学 一种适用光学诊断的预混气体旋流燃烧试验装置及方法
CN214702687U (zh) * 2021-06-23 2021-11-12 中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所 风洞闭口实验段观测窗口盖板
CN114352440A (zh) * 2022-01-07 2022-04-15 北京理工大学 一种模块化固体火箭冲压发动机地面直连试验装置
CN115112376A (zh) * 2022-07-05 2022-09-27 南昌航空大学 一种燃气喷射与推进剂耦合作用观测试验装置
CN115728067A (zh) * 2022-11-05 2023-03-03 哈尔滨工程大学 一种可视化高压燃烧室试验装置
CN116164975A (zh) * 2023-02-22 2023-05-26 上海交通大学 一种适用多维光学测量的多旋流燃烧装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3946645B2 (ja) * 2002-02-20 2007-07-18 株式会社フジクラ 光学用ガラスおよびその製造方法
WO2006076252A2 (en) * 2005-01-10 2006-07-20 Semih Olcmen Spark-plug ldv, lif, and lii probe for engine flow and combustion analysis

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103278331A (zh) * 2013-05-10 2013-09-04 天津大学 一种用于观察火焰与压力波相互作用的定容燃烧装置
CN104764609A (zh) * 2015-04-03 2015-07-08 西北工业大学 一种航空发动机主燃烧室的综合光学测量平台
CN107084848A (zh) * 2017-03-23 2017-08-22 上海交通大学 一种可视化的高温高压燃烧装置
CN110806318A (zh) * 2019-11-06 2020-02-18 燕山大学 二维扁平的可视化定容燃烧弹
CN111579248A (zh) * 2020-05-14 2020-08-25 中国空气动力研究与发展中心 一种超燃冲压发动机燃烧流场光学同步测量方法
CN112945603A (zh) * 2021-04-02 2021-06-11 清华大学 一种适用光学诊断的预混气体旋流燃烧试验装置及方法
CN214702687U (zh) * 2021-06-23 2021-11-12 中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所 风洞闭口实验段观测窗口盖板
CN114352440A (zh) * 2022-01-07 2022-04-15 北京理工大学 一种模块化固体火箭冲压发动机地面直连试验装置
CN115112376A (zh) * 2022-07-05 2022-09-27 南昌航空大学 一种燃气喷射与推进剂耦合作用观测试验装置
CN115728067A (zh) * 2022-11-05 2023-03-03 哈尔滨工程大学 一种可视化高压燃烧室试验装置
CN116164975A (zh) * 2023-02-22 2023-05-26 上海交通大学 一种适用多维光学测量的多旋流燃烧装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Experimental validation of a new type of direct-connect facility for scramjet studies;R. Guan, J. Xu, K. Yu et al.;《Aerospace Science and Technology》;1-10 *
空间粉尘高速撞击对光学玻璃透过率影响的研究;姜利祥;白羽;;航天器环境工程(04);33-36 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN116625694A (zh) 2023-08-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101842644B (zh) 太阳光跟踪传感器的方位设定、计测、再调整方法以及太阳光聚光装置
JP2020514219A (ja) 薄板ガラス基板、その製造方法および製造装置
US9880326B2 (en) Surface structure and fresnel lens and tool for production of a surface structure
CN116625694B (zh) 一种超燃冲压发动机光学观测玻璃的快速更换装置
CN1210256A (zh) 燃气轮机用的光学高温计
CN101743489A (zh) 透镜
CN108506097B (zh) 航空发动机燃油喷嘴结焦试验装置及热流测量方法
CN109900641A (zh) 一种聚六甲基双胍薄膜包裹微球谐振腔co2传感器及制作工艺
KR960018732A (ko) 측면접합을 이용한 대면적 평판 디스플레이 제조방법
CN105091768B (zh) 一种利用双激光监测空预器间隙的测量装置及其方法
Kasztelanic et al. Mid-infrared ZBLAN glass optical components made by hot embossing technique
CN101576637B (zh) 基于阵列波导光栅的温度补偿结构
CN200979456Y (zh) 光学测温传感器
CN100427826C (zh) 空气通道与燃料通道分离式燃烧器的调校装置
CN103471518A (zh) 空气预热器转子变形监测装置
CN111308699B (zh) 高功率光纤激光器用光闸中透镜参数设计方法
CN203534537U (zh) 空气预热器转子变形监测装置
CN209763902U (zh) 一种空气预热器密封安装专用标尺
CN107064060A (zh) 一种用于燃烧场测量的光纤阵列光学探头
CN102590139A (zh) 高压下透明流体折射率测量装置
Kim et al. Design and fabrication of concentrated photovoltaic optics with high numerical aperture using a curved catadioptric optical system
CN209148176U (zh) 一种基于缺陷芯光子晶体光纤的高温传感器
CN201325926Y (zh) 具有定向光轴的双折射柱透镜光栅的裁切设备
CN211740413U (zh) 一种加热炉红外测温系统
CN113758599B (zh) 一种用于动态总温测量的光纤法-珀总温探针及其制作方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant