CN218470150U - 一种多喉道喷管推力测试系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及发动机推力测试试验技术领域，具体涉及一种多喉道喷管推力测试系统。由测控系统，推力墙，多喉道喷管试验器，导轨，推力试车台，推力连接架，推力传感器，包带及冷气供应系统组成，所述推力墙及导轨相对置于推力试车台上，所述多喉道喷管试验器通过包带置于导轨上，所述推力传感器通过推力连接架固定于多喉道喷管试验器，所述测控系统固定于相应测试位置，所述冷气供应系统用于实现模拟燃气的高压氮气供应提供推力。所述冷气供应系统包括制氮增压设备，高压氮气罐，压力表，手动截止阀，减压阀和气动控制阀，输送管路依次连接至多喉道喷管试验器。本实用新型能够实现多喉道喷管的冷气供应及推力测试。

Description

一种多喉道喷管推力测试系统

技术领域

本实用新型涉及发动机推力测试试验技术领域，具体涉及一种多喉道喷管推力测试系统。

背景技术

多喉道喷管比传统单喉道喷管产生的气体膨胀效果更好，效率更高，为验证多喉道喷管与普通单喉道喷管的扩张效率，前期采用冷气模拟燃气用于对多喉道喷管进行考核。

现有技术中不能同时满足多喉道喷管推力测试和多喉道喷管冷气流量供应的需要，本实用新型在满足多喉道喷管冷气质量流率流量供应的同时，对多喉道喷管进行推力测试。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供一种多喉道喷管推力测试系统，设计了多喉道喷管推力测试用试验器和推力测试用工装，采用冷气模拟燃气实现对多喉道喷管的考核验证。

为解决技术问题本实用新型采用的技术方案

一种多喉道喷管推力测试系统，由测控系统，推力墙，多喉道喷管试验器，导轨，推力试车台，推力连接架，推力传感器，包带及冷气供应系统组成，所述推力墙及导轨相对置于推力试车台上，所述多喉道喷管试验器通过包带置于导轨上，所述推力传感器通过推力连接架固定于多喉道喷管试验器，所述测控系统固定于相应测试位置，所述冷气供应系统用于实现模拟燃气的高压氮气供应提供推力。

进一步地，所述冷气供应系统包括制氮增压设备，高压氮气罐，压力表，手动截止阀，高压氮气罐，减压阀和气动控制阀，输送管路依次连接至多喉道喷管试验器。

进一步地，所述多喉道喷管试验器由多喉道喷管，燃烧室，测压嘴和进气嘴组成，所述燃烧室为多喉道喷管的固定装置，实现多喉道喷管的固定。

进一步地，所述测控系统实现对推力传感器的推力和测压嘴上连接压强传感器的压强测试。

进一步地，所述冷气供应系统的输送管路采用DN50。

本实用新型获得的有益效果

本实用新型提供一种多喉道喷管推力测试系统，满足了多喉道喷管推力测试需要。能够有效提高推力测试准确度，且能够有效缩短整个推力试验的准备时间。本实用新型提供冷气供应系统，结构简单，安装拆卸方便；能够有效模拟燃气用于对多喉道喷管进行考核。满足了多喉道喷管冷气供应和推力测试需求。本实用新型装置即可以实现冷气供应又能满足推力测试需要。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1：多喉道喷管冷气供应及推力测系统置示意图；

图2：多喉道喷管试验器示意图；

图3：多喉道喷管推力测试曲线图；

图4：多喉道喷管冷气供应测试曲线图；

其中：1-制氮增压设备，2-高压氮气罐，3-压力表，4-手动截止阀，5-高压氮气罐，6-减压阀，7-气动控制阀，8-测控系统，9-推力墙，10-多喉道喷管试验器，11-导轨，12-推力试车台，13-推力连接架，14-推力传感器，15-包带，16-多喉道喷管，17-燃烧室，18-测压嘴，19-进气嘴。

具体实施方式

本实用新型设计了一套多喉道喷管冷气供应及推力测试系统，包括多喉道喷管试验器、冷气供应系统、推力测试装置等。多喉道喷管试验器用于实现对多喉道喷管固定、安装，冷气供应系统用于实现模拟燃气的高压氮气供应，推力测试装置用于实现对多喉道喷管产生的推力测试。

为使本实用新型所提出的技术方案的目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合附图，对本实用新型所提出的技术方案的实施例进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是所提出的技术方案的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，均属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，多喉道喷管冷气供应及推力测试系统由制氮增压设备1、高压氮气罐2、压力表3、手动截止阀4、高压氮气罐5、减压阀6、气动控制阀7、测控系统8、推力墙9、多喉道喷管试验器10、导轨11、推力试车台12、推力连接架13、推力传感器14、包带15、多喉道喷管16、燃烧室17、测压嘴18和进气嘴19组成。

制氮增压设备1用于产生洁净氮气并对氮气进行增压，将增压后的氮气输入到高压氮气罐2内。高压氮气罐2容积为0.5立方米，额定承压35MPa，压力表3用于实时显示高压氮气罐2和高压氮气罐5内的压力。高压氮气罐5容积为0.5立方米，额定承压35MPa。高压氮气罐2与高压氮气罐5之间采用手动截止阀4实现高压气体的开闭。减压阀6用于实现减压，将压强减压至模拟多喉道喷管试验器10内所需的压强。气动控制阀7用于实现远程控制开关，将高压氮气罐5减压后的氮气输送到多喉道喷管试验器10内。测控系统8用于实现对推力传感器14的推力和测压嘴18上连接压强传感器的压强测试。推力墙9为推力测试用推力墙，导轨11可以实现推力测试用定架的作用，包带15通过螺栓固定在导轨11上，包带15可以在导轨11上自由滑动。导轨11采用滑块轴承在滑轨上自由滑动，摩擦系数很小，能够满足推力测试需求。推力试车台12为固定台架，导轨11、推力墙9等均能够固定安装在推力试车台12上。推力连接架13用于实现推力传递，将多喉道喷管试验器10产生的推力传导至推力传感器14，推力传感器14将多喉道喷管试验器10产生的推力进行测试，并将物理量输出至测控系统8。包带15用于实现对多喉道喷管试验器10的固定，同时其下端固定连接在导轨11滑块上，带动多喉道喷管试验器10和推力连接架13同滑块一起运动，将多喉道喷管试验器10产生的力输送到推力传感器14。多喉道喷管16为测试装置的服务核心，通过多个喉道将氮气喷出，提高推力和效率。燃烧室17为多喉道喷管16的固定装置，实现多喉道喷管16的固定、安装。测压嘴18上安装压强传感器，用于实现对燃烧室17及多喉道喷管16的压强测试。进气嘴19用于连接软管，将高压氮气罐5内的高压氮气输送至多喉道喷管试验器10内部。

试验时，多喉道喷管16的等效喉径为10，进气嘴19的喉径为20。多喉道喷管试验器10的容积为0.0005652m3

按照等熵条件，出口为声速流动的临界压强比为：

将氮气的比热比k＝1.4代入可得临界压强比为0.525。当喉道喷管试验器10内外压强比α＝p_a/p₀<α₀时，出口处气体流速就能够达到声速，此时不论α取何值，喉道喷管试验器10出口压强与容器压强比为定值0.525，即外部压强不影响流动状态；当α>α₀时，喉道喷管试验器10出口压强与环境压强相匹配(相等)。

由于试验中环境压强Pa＝0.0898MPa，容器压强p₀>0.5MPa，满足出口达到声速的条件，因此对喉道喷管按超临界状态的工况计算用流量。

由于喉道喷管试验器10喷管形成临界截面，因此，可在等效喷喉处计算排气流量

其中，K为流量因子，对常温于氮气或空气，取0.0404

q(λt)为气体流量函数，对于临界截面(喷喉)，数值为1

At为等效喷管喉部面积，单位mm2

对于整个输送系统，

m&＝ρvA＝6.98kg/s

其中：ρ为管道内氮气密度，单位kg/m3，V为管道内氮气流速，单位m/s，P为管道内氮气压力，单位MPa。

则采用DN50的输送管路满足多喉道喷管试验器10所需的高压氮气流量需求。减压阀6采用CV值为2，即满足要求。

本实用新型基于多喉道喷管需要进行冷气推力测试的需求，设计了一种冷气输送系统及试验器推力测试装置，满足了多喉道喷管冷气供应和推力测试需求。

采用本专利设计的多喉道喷管冷气供应及推力测试装置已经进行了几十次地面试验，测试曲线如下图所示。采用本专利设计的多喉道喷管冷气供应及推力测试装置实现了不同压强下冷气的持续、稳定、可靠供应，满足了推力测试需求。对多喉道喷管采用冷气模拟燃气进行了推力测试，测试结果与计算结果相吻合，验证了本专利实用新型的有效性、可行性。

Claims (8)

1.一种多喉道喷管推力测试系统，其特征在于：由测控系统，推力墙，多喉道喷管试验器，导轨，推力试车台，推力连接架，推力传感器，包带及冷气供应系统组成，所述推力墙及导轨相对置于推力试车台上，所述多喉道喷管试验器通过包带置于导轨上，所述推力传感器通过推力连接架固定于多喉道喷管试验器，所述测控系统固定于相应测试位置，所述冷气供应系统用于实现模拟燃气的高压氮气供应提供推力。

2.根据权利要求1所述的一种多喉道喷管推力测试系统，其特征在于：所述冷气供应系统包括制氮增压设备，高压氮气罐，压力表，手动截止阀，减压阀和气动控制阀，输送管路依次连接至多喉道喷管试验器。

3.根据权利要求1所述的一种多喉道喷管推力测试系统，其特征在于：所述多喉道喷管试验器由多喉道喷管，燃烧室，测压嘴和进气嘴组成，所述燃烧室为多喉道喷管的固定装置，实现多喉道喷管的固定。

4.根据权利要求1所述的一种多喉道喷管推力测试系统，其特征在于：所述测控系统实现对推力传感器的推力和测压嘴上连接压强传感器的压强测试。

5.根据权利要求2所述的一种多喉道喷管推力测试系统，其特征在于：所述冷气供应系统的输送管路采用DN50。

6.根据权利要求2所述的一种多喉道喷管推力测试系统，其特征在于：所述高压氮气罐为一个及以上。

7.根据权利要求6所述的一种多喉道喷管推力测试系统，其特征在于：所述冷气供应系统的高压氮气罐选为容积为0.5立方米，额定承压35MPa。

8.根据权利要求2所述的一种多喉道喷管推力测试系统，其特征在于：所述冷气供应系统的减压阀(6)采用CV值为2。

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