CN212657059U - 一种高空模拟试车台多喷嘴超声速引射器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种高空模拟试车台多喷嘴超声速引射器，包括：进气管、吸入室、混合管、混合室、一级扩压室、二级扩压室、出口管、多个喷嘴和导流片。该引射器在吸入室与进气管形成的通道处设置喷嘴，可以避免在混合室的前端形成盲腔，弥补混合管上的多喷嘴引起的额外的压力损失，在一定程度上降低了引射器的启动难度，提升了引射器的性能。

Description

一种高空模拟试车台多喷嘴超声速引射器

技术领域

本实用新型属于航空试验设备技术领域，具体涉及一种高空模拟试车台多喷嘴超声速引射器。

背景技术

高空模拟试验(简称高模试验)是在地面建造一个密闭舱体(高空舱)，将发动机置于其中，将舱压调整在设计的压强值后进行点火试验，测量发动机的高空推力，并在发动机工作全过程中维持舱压恒定不变。高模试验属于性能试验，用于精确测量发动机的真空比冲和推力，考核大膨胀比喷管在低气压条件下的结构可靠性和传热特性。

在地面进行高模试验必须建立相应高度下的低压真空环境，利用超声速射流的引射增压作用将低压气流排出到压力较高的环境中的超声速引射器在高模试验中有广阔的应用前景。

为了提高引射器一次流和二次流之间的混合效率，现有技术提出了多种方法，包括使用缝式喷嘴和波瓣喷嘴等混合增强的方法，但是这些方法均在混合室的前端形成有盲腔，在增强混合的同时引入了额外的压力损失，在一定程度上增加了引射器的启动难度，降低了引射器的性能。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供了一种高空模拟试车台多喷嘴超声速引射器。本实用新型要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本实用新型实施例提供了一种高空模拟试车台多喷嘴超声速引射器，包括：进气管、吸入室、混合管、混合室、一级扩压室、二级扩压室、出口管、多个喷嘴和导流片，其中，

所述进气管的部分延伸入所述吸入室的内部，所述吸入室、所述混合管、所述混合室、所述一级扩压室、所述二级扩压室和所述出口管依次密封连通，且所述吸入室、所述混合管、所述混合室、所述一级扩压室、所述二级扩压室和所述出口管的中心轴均重合；

多个所述喷嘴分布在所述吸入室和所述混合管的侧面，且所述吸入室与所述进气管形成的通道处设置有所述喷嘴；

所述导流片安装在所述进气管中且所述导流片的中心轴与所述进气管的中心轴重合，所述导流片可沿所述进气管的中心轴旋转以使导流气体沿一次流气体的流动方向流动。

在本实用新型的一个实施例中，所述进气管包括依次密封连接的等值段和渐缩段，其中，所述等值段设置在所述吸入室的外部，所述渐缩段延伸入所述吸入室的内部。

在本实用新型的一个实施例中，所述导流片设置在所述等值段的中心处。

在本实用新型的一个实施例中，所述导流片由中心对称且周向分布的叶片形成。

在本实用新型的一个实施例中，所述混合管的直径沿气体流动方向逐渐减小。

在本实用新型的一个实施例中，所述混合室的直径沿气体流动方向保持不变。

在本实用新型的一个实施例中，沿气体流动方向，所述一级扩压室的直径先增大后减小，所述二级扩压室的直径逐渐增大，所述出口管的直径保持不变。

在本实用新型的一个实施例中，多个所述喷嘴相对设置在所述吸入室和所述混合管的两侧，且设置在所述吸入室一侧的所述喷嘴和另一侧的所述喷嘴呈对称分布，设置在所述混合管一侧的所述喷嘴和另一侧的所述喷嘴相互间隔。

在本实用新型的一个实施例中，所述喷嘴包括拉瓦尔喷管。

在本实用新型的一个实施例中，所述喷嘴与所述吸入室的轴线夹角为5～10°。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

1、本实用新型的引射器在吸入室与进气管形成的通道处设置喷嘴，可以避免在混合室的前端形成盲腔，弥补混合管上的多喷嘴引起的额外的压力损失，在一定程度上降低了引射器的启动难度，提升了引射器的性能。

2、本实用新型的引射器在混合管上设置多个喷嘴，增加了一次流和二次流的接触面积，减小了气流的横向掺混距离，降低了引射系统的长度，为大型、高增压比引射系统的小型化提高了可行性方案。

3、本实用新型的引射器在进气管中安装导流片，使得导流气体的流动方向与一次流气体的流动方向一致，可以使得一次流气体快速的进入吸入室，形成高速气流引射，从而使得高空舱中快速的形成低压真空环境，提升了引射器的引射速率，从而提升了引射器的引射效果。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种高空模拟试车台多喷嘴超声速引射器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型做进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例一

请参见图1，图1为本实用新型实施例提供的一种高空模拟试车台多喷嘴超声速引射器的结构示意图。

该引射器可以为轴向方向上截面积可变且连通的筒体结构，包括进气管1、吸入室2、混合管3、混合室4、一级扩压室5、二级扩压室6、出口管7、多个喷嘴8和导流片9。其中，进气管1的部分延伸入吸入室2的内部，吸入室2、混合管3、混合室4、一级扩压室5、二级扩压室6和出口管7依次密封连通，且吸入室2、混合管3、混合室4、一级扩压室5、二级扩压室6和出口管7的中心轴均重合；多个喷嘴8分布在吸入室2和混合管3的侧面，且吸入室2与进气管1形成的通道处设置有喷嘴8；导流片9安装在进气管1中且导流片9的中心轴与进气管1的中心轴重合，导流片9可沿进气管1的中心轴旋转以使导流气体沿一次流气体的流动方向流动。

具体地，进气管1用于安装发动机，与发动机燃料路内腔连通，其通入吸入室2的气流为被引射气流，称被引射气流为一次流气体。

在一个具体实施例中，进气管1包括依次密封连接的等值段11和渐缩段12，其中，等值段11设置在吸入室2的外部，渐缩段12延伸入吸入室2的内部。将进气管1设置为等值段11和渐缩段12，被引射气流经等值段通过渐缩段时，由于面积减小压力降低会在渐缩段出口处产生负压，而且被引射气流在渐缩段12产生的压力差越大，吸入室2内部的负压也越大，被引射气流与吸入室2的压差也越大，被引射流体借助该压差会被卷吸进入引射器中。

吸入室2上设置有多个喷嘴8，多个喷嘴8连接高压气源，其通入的气流为引射气流，称引射气流为二次流气体；高压的引射流气体在吸入室2中压力势能转化为动能，在吸入室2中形成负压区，进而对发动机燃料路内腔抽真空。由于进气管1延伸进吸入室2，进气管1延伸入吸入室2的部分与吸入室2的侧壁之间形成一通道，通常在进气管1的出气口处设置引射气流喷嘴，在进气管1的出气口处形成负压，对进气管1中的工件抽真空，但是，负压也会对进气管1与吸入室2之间的通道进行抽真空，使得该通道形成盲腔，造成额外的压力损失；尤其是在引射器启动阶段，该压力损失对引射器的启动造成了较为明显的影响，增大了引射器的启动难度。因此，在吸入室2与进气管1形成的通道处也设置喷嘴8以喷出引射气流，该引射气流与进气管1的出气口处的引射气流共同在吸入室2中形成负压，避免进气管1的出气口处的引射气流对通道也抽真空，避免形成盲腔，弥补压力损失。

混合管3用于将引射气流与被引射气流进行初步混合，其上设置有多个喷嘴8，多个喷嘴8连接高压气源，喷射出高速的气流，用于将初步混合的引射气流和被引射气流再次进行混合，增加引射气流和被引射气流的接触面积，减小气流的横向掺混距离。

在一个具体实施例中，混合管3的直径沿气体流动方向逐渐减小，这样有利于引射气流和被引射气流的混合，减小气流的横向掺混距离。

在一个具体实施例中，多个喷嘴8相对设置在吸入室2和混合管3的两侧，且设置在吸入室2一侧的喷嘴8和另一侧的喷嘴8呈对称分布，设置在混合管3一侧的喷嘴8和另一侧的喷嘴8相互间隔。

例如，在吸入室2的一侧上设置有2个喷嘴8，这两个喷嘴8的连线与吸入室2的轴线平行，则在吸入室2的与这两个喷嘴8相对的另一侧上也设置有2个喷嘴8，这两个喷嘴8的轴线同样与吸入室2的轴线平行，吸入室2两侧的相对的两个喷嘴8的连线与吸入室2的轴线垂直。而混合管3一侧上设置有2个喷嘴8，则在混合管3的与这两个喷嘴8相对的另一侧上也设置有两个喷嘴，相邻的两个喷嘴8的连线与混合管3的轴线形成一定的夹角。这样的设置可以使得吸入室2上的喷嘴8喷射的气流对称，有利于吸入室2中负压的形成；使得混合管3中的气流进行充分混合，减小气流的横向掺混距离。

具体地，喷嘴8包括拉瓦尔喷管，其内型面为曲面，外形尺寸与吸入室2和混合管3上的安装孔尺寸一致。喷嘴8与吸入室2的轴线夹角为5～10°。由于吸入室2的轴线与混合管3的轴线是重合的，因此，喷嘴8与混合管3的轴线夹角为5～10°。将喷嘴8与引射器的轴线夹角设置为5～10°，可以加快气流的流动，提高引射器的引射效率。

混合室4用于对初步混合的气流进行充分地、均匀地混合，此时混合流体的压力和速度均逐渐稳定。

在一个具体实施例中，混合室4的直径沿气体流动方向保持不变，以保持混合气体压力和速度的稳定性，利于后续的扩压。

一级扩压室5用于将混合室均匀混合后的气流进行初步扩张增速，二级扩压室6用于对初步扩张增速后的气流进行再次扩张增速后，通过出口管7喷出，进入大气。一级扩压室5和二级扩压室6将动能再次转换为压力势能，而采用二次扩压可以使得混合流体更好的均匀混合，从而降低能量损失，提高引射器的引射效率。

在一个具体实施例中，沿气体流动方向，一级扩压室5的直径先增大后减小，二级扩压室6的直径逐渐增大，出口管7的直径保持不变。

二次扩压采用直径先增大后减小和直径逐渐增大的结合方式，可以减小引射器的横截面积，降低了引射系统的长度。

导流片9的作用为将进气管1中的被引射气流进行导流，使得被引射气流可以沿着进气管1的轴线方向进行流动；也就是说，导流片9实现了对引射气流的加速，使得被引射气流更快速的进入吸入室2，形成高速气流引射，使得高空舱中快速的形成低压真空环境，提升了引射器的引射速率。

在一个具体实施例中，导流片9设置在等值段11的中心处，其由中心对称且周向分布的叶片形成，这样可以使得被导流的气体流动均匀，有利于对引射气流加速。

本实施例的引射器在吸入室与进气管形成的通道处设置喷嘴，可以避免在混合室的前端形成盲腔，弥补混合管上的多喷嘴引起的额外的压力损失，在一定程度上降低了引射器的启动难度，提升了引射器的性能。同时，引射器的混合管上设置多个喷嘴，增加了一次流和二次流的接触面积，减小了气流的横向掺混距离，降低了引射系统的长度，为大型、高增压比引射系统的小型化提高了可行性方案。另外，引射器在进气管中安装导流片，使得导流气体的流动方向与一次流气体的流动方向一致，可以使得一次流气体快速的进入吸入室，形成高速气流引射，从而使得高空舱中快速的形成低压真空环境，提升了引射器的引射速率，从而提升了引射器的引射效果。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种高空模拟试车台多喷嘴超声速引射器，其特征在于，包括：进气管(1)、吸入室(2)、混合管(3)、混合室(4)、一级扩压室(5)、二级扩压室(6)、出口管(7)、多个喷嘴(8)和导流片(9)，其中，

所述进气管(1)的部分延伸入所述吸入室(2)的内部，所述吸入室(2)、所述混合管(3)、所述混合室(4)、所述一级扩压室(5)、所述二级扩压室(6)和所述出口管(7)依次密封连通，且所述吸入室(2)、所述混合管(3)、所述混合室(4)、所述一级扩压室(5)、所述二级扩压室(6)和所述出口管(7)的中心轴均重合；

多个所述喷嘴(8)分布在所述吸入室(2)和所述混合管(3)的侧面，且所述吸入室(2)与所述进气管(1)形成的通道处设置有所述喷嘴(8)；

所述导流片(9)安装在所述进气管(1)中且所述导流片(9)的中心轴与所述进气管(1)的中心轴重合，所述导流片(9)可沿所述进气管(1)的中心轴旋转以使导流气体沿一次流气体的流动方向流动。

2.如权利要求1所述的高空模拟试车台多喷嘴超声速引射器，其特征在于，所述进气管(1)包括依次密封连接的等值段(11)和渐缩段(12)，其中，所述等值段(11)设置在所述吸入室(2)的外部，所述渐缩段(12)延伸入所述吸入室(2)的内部。

3.如权利要求2所述的高空模拟试车台多喷嘴超声速引射器，其特征在于，所述导流片(9)设置在所述等值段(11)的中心处。

4.如权利要求2所述的高空模拟试车台多喷嘴超声速引射器，其特征在于，所述导流片(9)由中心对称且周向分布的叶片形成。

5.如权利要求1所述的高空模拟试车台多喷嘴超声速引射器，其特征在于，所述混合管(3)的直径沿气体流动方向逐渐减小。

6.如权利要求1所述的高空模拟试车台多喷嘴超声速引射器，其特征在于，所述混合室(4)的直径沿气体流动方向保持不变。

7.如权利要求1所述的高空模拟试车台多喷嘴超声速引射器，其特征在于，沿气体流动方向，所述一级扩压室(5)的直径先增大后减小，所述二级扩压室(6)的直径逐渐增大，所述出口管(7)的直径保持不变。

8.如权利要求1所述的高空模拟试车台多喷嘴超声速引射器，其特征在于，多个所述喷嘴(8)相对设置在所述吸入室(2)和所述混合管(3)的两侧，且设置在所述吸入室(2)一侧的所述喷嘴(8)和另一侧的所述喷嘴(8)呈对称分布，设置在所述混合管(3)一侧的所述喷嘴(8)和另一侧的所述喷嘴(8)相互间隔。

9.如权利要求8所述的高空模拟试车台多喷嘴超声速引射器，其特征在于，所述喷嘴(8)包括拉瓦尔喷管。

10.如权利要求8所述的高空模拟试车台多喷嘴超声速引射器，其特征在于，所述喷嘴(8)与所述吸入室(2)的轴线夹角为5～10°。

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