RU2758412C1 - Unit for gas dynamic testing - Google Patents

Unit for gas dynamic testing Download PDF

Info

Publication number
RU2758412C1
RU2758412C1 RU2020138163A RU2020138163A RU2758412C1 RU 2758412 C1 RU2758412 C1 RU 2758412C1 RU 2020138163 A RU2020138163 A RU 2020138163A RU 2020138163 A RU2020138163 A RU 2020138163A RU 2758412 C1 RU2758412 C1 RU 2758412C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fuel
oxygen
combustion chamber
nozzle
flow meter
Prior art date
Application number
RU2020138163A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Васильевич Батарев
Алексей Валерьевич Гришин
Антон Александрович Застылов
Михаил Валерьевич Заузолков
Николай Викторович Лапичев
Александр Викторович Сальников
Константин Александрович Сычев
Анатолий Павлович Фомкин
Original Assignee
Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом")
Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ")
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 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом"), Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ") filed Critical Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом")
Priority to RU2020138163A priority Critical patent/RU2758412C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2758412C1 publication Critical patent/RU2758412C1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M13/00—Testing of machine parts
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M9/00—Aerodynamic testing; Arrangements in or on wind tunnels
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
    • G01N25/20—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating the development of heat, i.e. calorimetry, e.g. by measuring specific heat, by measuring thermal conductivity
    • G01N25/22—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating the development of heat, i.e. calorimetry, e.g. by measuring specific heat, by measuring thermal conductivity on combustion or catalytic oxidation, e.g. of components of gas mixtures
    • G01N25/24—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating the development of heat, i.e. calorimetry, e.g. by measuring specific heat, by measuring thermal conductivity on combustion or catalytic oxidation, e.g. of components of gas mixtures using combustion tubes, e.g. for microanalysis
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
    • G01N25/72—Investigating presence of flaws

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Regulation And Control Of Combustion (AREA)

Abstract

FIELD: measuring.
SUBSTANCE: invention relates to the field of industrial aerothermodynamics and can be used in studying the aerothermomechanical resistance of materials and structural elements of aviation and rocket eqiupment for the effects of high-enthalpy high-speed gas flows. The unit comprises at least one combustion chamber with an aerodynamic nozzle, equipped with an ignition system, a fuel supply system connected to the first input of the combustion chamber and including a fuel source, a fuel line, a first controlled valve, a fuel flow rate regulator, a first flowmeter equipped with a nozzle, an oxygen supply system connected to the second input of the combustion chamber and including an oxygen source, an oxygen line, an oxygen flow rate regulator, a second controlled valve, a second flowmeter equipped with a nozzle, a neutral gas supply system including a neutral gas line, a neutral gas source, the output whereof is connected to the input of the neutral gas pressure regulator, the output whereof is connected with the third and fourth controlled valves installed in parallel, pressure sensors, the inputs of the first ones whereof are connected to the cavities of the flowmeter apparatuses before and the inputs of the second ones after the nozzles installed therein, a controlling and recording block connected to the corresponding inputs of the controlled valves, the corresponding input of the ignition system, and the outputs of the pressure sensors. The new feature of the invention consists in the fact that the ignition system is made in the form of a pilot burner containing at least one spark plug connected to the controlling and recording unit, a combustion chamber with an own nozzle, equipped with separate inputs for connecting to the fuel and oxygen supply systems, connected by the nozzle thereof to the bottom of the combustion chamber with an aerodynamic nozzle. The fuel and oxygen supply systems of the combustion chamber are additionally equipped with a fuel intake collector and an oxygen intake collector, a fifth and a sixth controlled valves, respectively. The unit is additionally equipped with a flame extinguishing sensor and a video surveillance camera, the outputs whereof are connected with the inputs of the controlling and recording unit, configured to record the state of the gas flow at the output of the aerodynamic nozzle. The unit can be equipped with a system for monitoring the gas concentration in the ambient air, the output whereof can be connected with the corresponding input of the controlling and recording unit.
EFFECT: implementation of the parameters of thermomechanical impact on the tested material or structure of a high-enthalpy high-speed gas flow characteristic of the movement of an aerial vehicle in the atmosphere with a hypersonic speed, most closely resembling the full-scale parameters, provided possibility of growing the productivity of the unit by connecting additional fuel and oxygen modules, as well as provided possibility of complying with the conditions for safe operation of the unit when using gaseous explosive and flammable high-energy components of the fuel - hydrogen and oxygen.
4 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области промышленной аэротермодинамики и может быть использовано для исследований аэротермомеханической стойкости материалов и элементов конструкций авиационной и ракетной техники на воздействие высокоэнтальпийных скоростных газовых потоков.The invention relates to the field of industrial aerothermodynamics and can be used to study aerothermomechanical resistance of materials and structural elements of aviation and rocket technology to the effect of high-enthalpy high-speed gas flows.

Известна «Установка для газодинамических испытаний», патент РФ №2658152, МПК 8 G01M 7/08, опубл. 19.06.2018, Бюл. №17, выбранная в качестве прототипа и содержащая испытательную камеру с аэродинамическим соплом, источник сжатого воздуха с магистралью высокого давления, систему регулирования подачи сжатого воздуха с регулируемыми клапанами, датчиками давления, датчиком температуры и регулятором расхода воздуха, установленным в магистрали высокого давления, газовый генератор со смесительным ресивером, топливными форсунками и системой зажигания, подключенный входом к магистрали высокого давления, а выходом - к входу аэродинамического сопла испытательной камеры, систему подачи топлива, подключенную к топливным форсункам и имеющую регулятор расхода топлива, и систему подачи кислорода, подключенную к смесительному ресиверу и имеющую регулятор расхода кислорода, причем регулятор расхода воздуха выполнен в виде редукционного клапана с полостью управления и расходного критического сопла, установленного в магистрали высокого давления между редукционным клапаном и газовым генератором, а система регулирования подачи сжатого воздуха имеет пневморедуктор, регулируемый клапан и ресивер, подключенный к полости управления редукционного клапана непосредственно и связанный с атмосферой через управляемые клапаны, причем установка снабжена источником постоянного давления нейтрального газа, регуляторы расхода топлива и кислорода выполнены в виде управляемых редукционных клапанов, полость управления каждого из которых, подключена к источнику постоянного давления нейтрального газа через дополнительные пневморедуктор, регулируемый клапан и ресивер, связанный с атмосферой через дополнительные управляемые клапаны.Known "Installation for gas dynamic tests", RF patent No. 2658152, IPC 8 G01M 7/08, publ. 06/19/2018, Bul. No. 17, selected as a prototype and containing a test chamber with an aerodynamic nozzle, a source of compressed air with a high pressure line, a compressed air supply control system with adjustable valves, pressure sensors, a temperature sensor and an air flow regulator installed in the high pressure line, a gas generator with a mixing receiver, fuel injectors and an ignition system, connected inlet to the high pressure line, and the outlet to the inlet of the aerodynamic nozzle of the test chamber, a fuel supply system connected to fuel injectors and having a fuel flow regulator, and an oxygen supply system connected to a mixing receiver and having an oxygen flow regulator, and the air flow regulator is made in the form of a pressure reducing valve with a control cavity and a flow critical nozzle installed in the high pressure line between the pressure reducing valve and the gas generator, and the control system compressed air supply has a pneumatic reducer, an adjustable valve and a receiver connected to the control cavity of the pressure reducing valve directly and connected to the atmosphere through controlled valves, and the unit is equipped with a constant pressure source for neutral gas, the fuel and oxygen flow controllers are made in the form of controlled pressure reducing valves, the control cavity of each of which, it is connected to a constant pressure source of neutral gas through an additional pneumatic reducer, an adjustable valve and a receiver connected to the atmosphere through additional controlled valves.

К недостаткам данной установки следует отнести:The disadvantages of this installation include:

- невозможность реализации температур продуктов сгорания на выходе из аэродинамического сопла Т ≈ 4000 К вследствие подачи воздуха в камеру сгорания в дополнении к кислороду;- the impossibility of realizing the temperatures of the combustion products at the exit from the aerodynamic nozzle T ≈ 4000 K due to the supply of air to the combustion chamber in addition to oxygen;

- отсутствие возможности удаления из топливной магистрали воздуха перед ее заполнением взрывоопасным видом топлива, например, водородом, так как нейтральный газ используется для управления пневматическими клапанами, а не для заполнения топливной магистрали с целью вытеснения из нее воздуха;- the inability to remove air from the fuel line before filling it with an explosive fuel, for example, hydrogen, since neutral gas is used to control pneumatic valves, and not to fill the fuel line in order to displace air from it;

- отсутствие возможности контроля горения в камере сгорания с целью автоматического перекрытия топливной и кислородной магистралей в случае несанкционированного погасания пламени;- inability to control combustion in the combustion chamber in order to automatically shut off the fuel and oxygen lines in the event of unauthorized flame extinguishing;

- отсутствие возможности контроля загазованности окружающего воздуха на месте размещения установки при утечке взрывоопасного вида топлива, например, водорода;- inability to control the gas content of the ambient air at the installation site in the event of an explosive fuel leakage, for example, hydrogen;

- отсутствие возможности охлаждения подверженных нагреву элементов установки.- no possibility of cooling the elements of the installation exposed to heating.

Технической проблемой, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание установки для моделирования воздействия на испытываемый материал или конструкцию высокоэнтальпийного скоростного газового потока, характерного для движения летательного аппарата в атмосфере с гиперзвуковой скоростью, с учетом ее работы с применением взрывоопасных компонентов топлива.The technical problem to be solved by the claimed invention is the creation of an installation for simulating the effect on a test material or structure of a high-enthalpy high-speed gas flow, typical for the movement of an aircraft in an atmosphere at hypersonic speed, taking into account its operation with the use of explosive fuel components.

Технический результат заключается в реализации максимально приближенных к натурным параметров термомеханического воздействия на испытываемый материал или конструкцию высокоэнтальпийного (до ~4000 К) скоростного газового потока, характерного для движения летательного аппарата в атмосфере с гиперзвуковой скоростью, в обеспечении возможности наращивания производительности (расхода) установки подключением дополнительных топливных и кислородных модулей, а также в обеспечении возможности выполнения условий безопасного функционирования установки при использовании газообразных взрывопожароопасных высокоэнергетических компонентов горючего (водорода) и кислорода.The technical result consists in the implementation of the parameters of the thermomechanical effect on the test material or the structure of a high-enthalpy (up to ~ 4000 K) high-speed gas flow characteristic of the movement of the aircraft in the atmosphere at hypersonic speed, as close as possible to the full-scale parameters, in ensuring the possibility of increasing the productivity (flow rate) of the installation by connecting additional fuel and oxygen modules, as well as ensuring the possibility of fulfilling the conditions for the safe operation of the installation when using gaseous explosive and fire hazardous high-energy components of fuel (hydrogen) and oxygen.

Технический результат достигается за счет использования установки для газодинамических испытаний, содержащей как минимум одну камеру сгорания с аэродинамическим соплом, снабженную системой зажигания, систему подачи топлива, подключенную к первому вводу камеры сгорания и включающую, источник топлива, топливную магистраль, первый управляемый клапан, регулятор расхода топлива, первое расходомерное устройство, снабженное соплом, систему подачи кислорода, подключенную к второму вводу камеры сгорания и включающую источник кислорода, кислородную магистраль, регулятор расхода кислорода, второй управляемый клапан, второе расходомерное устройство, снабженное соплом, систему подачи нейтрального газа, включающую магистраль нейтрального газа, источник нейтрального газа, выход которого подключен к входу регулятора давления нейтрального газа, выход которого соединен с параллельно установленными третьим и четвертым управляемыми клапанами, датчики давления, входы первых из которых подключены к полостям расходомерных устройств перед, входы вторых - после установленных в них сопел, блок управления и регистрации, подключенный к соответствующим входам управляемых клапанов, соответствующему входу системы зажигания и к выходам датчиков давления, в которой в отличие от прототипа система зажигания выполнена в виде запальной горелки, содержащей, как минимум, одну свечу зажигания, подключенную к блоку управления и регистрации, камеру сгорания с собственным соплом, снабженную отдельными вводами для подключения к системам подачи топлива и кислорода, подсоединенную соплом к днищу камеры сгорания с аэродинамическим соплом, системы подачи топлива и кислорода в камеру сгорания дополнительно снабжены приемным коллектором топлива и приемным коллектором кислорода, пятым и шестым управляемыми клапанами, соответственно, регулятор расхода топлива, первый управляемый клапан, приемный коллектор топлива, пятый управляемый клапан, первое расходомерное устройство соединены последовательно, выход первого расходомерного устройства подключен к первому вводу камеры сгорания, регулятор расхода кислорода, второй управляемый клапан, приемный коллектор кислорода, шестой управляемый клапан, второе расходомерное устройство соединены последовательно, выход второго расходомерного устройства подключен к второму вводу камеры сгорания, выход регулятора расхода топлива соединен дополнительной топливной магистралью с последовательно включенными в нее седьмым и восьмым управляемыми клапанами, третьим расходомерным устройством, выход третьего расходомерного устройства подключен к первому вводу камеры сгорания запальной горелки, отдельный вывод приемного коллектора кислорода соединен дополнительной кислородной магистралью с последовательно включенными в нее девятым управляемым клапаном и четвертым расходомерным устройством, выход четвертого расходомерного устройства подключен к второму вводу камеры сгорания запальной горелки, параллельно включенные в магистраль нейтрального газа третий и четвертый управляемые клапаны соединены с топливными магистралями между первым управляемым клапаном и приемным коллектором топлива и между седьмым и восьмым управляемыми клапанами соответственно, установка дополнительно снабжена датчиком погасания пламени и камерой видеонаблюдения, выходы которых соединены с входами системы управления и регистрации, установленными с возможностью регистрации состояния газового потока на выходе из аэродинамического сопла.The technical result is achieved through the use of a gas-dynamic testing unit containing at least one combustion chamber with an aerodynamic nozzle equipped with an ignition system, a fuel supply system connected to the first inlet of the combustion chamber and including a fuel source, a fuel line, a first controlled valve, a flow regulator fuel, the first flow meter equipped with a nozzle, an oxygen supply system connected to the second inlet of the combustion chamber and including an oxygen source, an oxygen line, an oxygen flow regulator, a second controlled valve, a second flow meter equipped with a nozzle, a neutral gas supply system including a neutral line gas, a source of neutral gas, the output of which is connected to the input of the neutral gas pressure regulator, the output of which is connected to the parallel installed third and fourth controlled valves, pressure sensors, the inputs of the first of which are connected to the cavities flow measuring devices before, the inputs of the second - after the nozzles installed in them, the control and registration unit connected to the corresponding inputs of the controlled valves, the corresponding input of the ignition system and to the outputs of the pressure sensors, in which, unlike the prototype, the ignition system is made in the form of an ignition burner containing at least one spark plug connected to the control and registration unit, a combustion chamber with its own nozzle, equipped with separate inputs for connection to fuel and oxygen supply systems, connected by a nozzle to the bottom of the combustion chamber with an aerodynamic nozzle, fuel and oxygen supply systems to the chamber combustion is additionally equipped with a fuel intake manifold and an oxygen intake manifold, fifth and sixth controlled valves, respectively, a fuel flow regulator, a first controlled valve, a fuel intake manifold, a fifth controlled valve, the first flow meter is connected in series, the output of the first flow the blast device is connected to the first input of the combustion chamber, the oxygen flow regulator, the second controlled valve, the oxygen intake manifold, the sixth controlled valve, the second flow meter are connected in series, the output of the second flow meter is connected to the second input of the combustion chamber, the output of the fuel flow regulator is connected by an additional fuel line with the seventh and eighth controlled valves and the third flow meter connected in series into it, the output of the third flow meter is connected to the first inlet of the combustion chamber of the pilot burner, a separate outlet of the oxygen intake manifold is connected by an additional oxygen line with the ninth controlled valve and the fourth flow meter connected in series into it, the output of the fourth flow meter is connected to the second input of the combustion chamber of the pilot burner, the third and fourth are controlled in parallel in the neutral gas line the valves are connected to the fuel lines between the first controlled valve and the fuel intake manifold and between the seventh and eighth controlled valves, respectively, the installation is additionally equipped with a flame extinguishing sensor and a video surveillance camera, the outputs of which are connected to the inputs of the control and recording system, installed with the ability to register the state of the gas flow on exit from the aerodynamic nozzle.

К приемным коллекторам систем подачи топлива и кислорода могут быть подключены, по крайней мере, по одной дополнительной системе подачи топлива и кислорода, выполненные в виде отдельных модулей.The intake manifolds of the fuel and oxygen supply systems can be connected to at least one additional fuel and oxygen supply system, made in the form of separate modules.

Участки топливной магистрали между пятым управляемым клапаном и первым расходомерным устройством и кислородной магистрали между шестым регулируемым клапаном и вторым расходомерным устройством и камера сгорания с аэродинамическим соплом могут быть помещены в водоохлаждаемые рубашки.The sections of the fuel line between the fifth controlled valve and the first flow meter and the oxygen line between the sixth controlled valve and the second flow meter and the combustion chamber with the aerodynamic nozzle can be placed in water-cooled jackets.

Установка может быть снабжена системой контроля загазованности окружающего воздуха, выход которой может быть соединен с соответствующим входом блока управления и регистрации.The installation can be equipped with a system for monitoring the gas content of the ambient air, the output of which can be connected to the corresponding input of the control and registration unit.

Выполнение системы зажигания в виде запальной горелки, содержащей, как минимум, одну свечу зажигания и камеру сгорания с собственным соплом, снабженную отдельными первым и вторым вводами для подключения к системам подачи топлива и кислорода, обеспечивает зажигание топливно-кислородной смеси в камере сгорания с аэродинамическим соплом и поддержание в ней устойчивого горения. Сопло, соединяющее запальную горелку и камеру сгорания с аэродинамическим соплом, формирует в последней осевой протяженный форс пламени, обеспечивающий стабильный очаг воспламенения топливно-кислородной смеси в объеме камеры сгорания с аэродинамическим соплом.The implementation of the ignition system in the form of an ignition burner containing at least one spark plug and a combustion chamber with its own nozzle, equipped with separate first and second inputs for connection to fuel and oxygen supply systems, provides ignition of the fuel-oxygen mixture in the combustion chamber with an aerodynamic nozzle and maintaining stable combustion in it. The nozzle connecting the ignition burner and the combustion chamber with the aerodynamic nozzle forms in the latter an axial extended flame force, which provides a stable ignition source for the fuel-oxygen mixture in the volume of the combustion chamber with the aerodynamic nozzle.

Снабжение систем подачи топлива и кислорода в камеру сгорания дополнительными приемными коллекторами топлива и кислорода, соответственно, позволяет подключать к данным системам дополнительные топливные и кислородные модули для увеличения производительности установки, а включение в системы пятого и шестого управляемых клапанов позволяет задублировать первый и второй управляемые клапаны, повысив тем самым надежность систем с точки зрения безопасности.The supply of fuel and oxygen supply systems to the combustion chamber with additional fuel and oxygen intake manifolds, respectively, makes it possible to connect additional fuel and oxygen modules to these systems to increase the unit's productivity, and the inclusion of the fifth and sixth controlled valves in the systems makes it possible to duplicate the first and second controlled valves. thereby increasing the reliability of systems in terms of safety.

Последовательное соединение регулятора расхода топлива, первого управляемого клапана, приемного коллектора топлива, пятого управляемого клапана, первого расходомерного устройства, выход которого подключен к первому вводу камеры сгорания, позволяет реализовать регулируемую подачу топлива с требуемым расходом в камеру сгорания с аэродинамическим соплом для получения на выходе сопла необходимых параметров газовой струи.Serial connection of the fuel flow regulator, the first controlled valve, the fuel intake manifold, the fifth controlled valve, the first flow meter, the output of which is connected to the first inlet of the combustion chamber, makes it possible to implement a controlled fuel supply with the required flow rate into the combustion chamber with an aerodynamic nozzle to obtain a nozzle at the outlet required parameters of the gas jet.

Последовательное соединение регулятора расхода кислорода, второго управляемого клапана, приемного коллектора кислорода, шестого управляемого клапана, второго расходомерного устройства выход которого подключен к второму вводу камеры сгорания позволяет реализовать регулируемую подачу кислорода с требуемым расходом в камеру сгорания с аэродинамическим соплом для получения на выходе сопла необходимых параметров газовой струи.Serial connection of the oxygen flow regulator, the second controlled valve, the oxygen intake manifold, the sixth controlled valve, the second flow meter, the output of which is connected to the second inlet of the combustion chamber allows to realize the controlled oxygen supply with the required flow rate into the combustion chamber with the aerodynamic nozzle to obtain the required parameters at the nozzle outlet gas jet.

Соединение выхода регулятора расхода топлива дополнительной топливной магистралью с последовательно включенными в нее седьмым и восьмым управляемыми клапанами, третьим расходомерным устройством с первым вводом в камеру сгорания запальной горелки, позволяет реализовать регулируемую подачу топлива в запальную горелку для создания осевого протяженного форса пламени, обеспечивающего очаг воспламенения в топливно-кислородной смеси в объеме камеры сгорания с аэродинамическим соплом.The connection of the fuel consumption regulator output by an additional fuel line with the seventh and eighth controllable valves connected in series into it, the third flow meter with the first input to the combustion chamber of the pilot burner, makes it possible to implement controlled fuel supply to the ignition burner to create an axial extended flame force that provides an ignition source in fuel-oxygen mixture in the volume of the combustion chamber with an aerodynamic nozzle.

Соединение отдельного вывода приемного коллектора кислорода дополнительной кислородной магистралью с последовательно включенными в нее девятым управляемым клапаном и четвертым расходомерным устройством с вторым вводом в камеру сгорания запальной горелки, позволяет реализовать регулируемую подачу кислорода в запальную горелку для создания осевого протяженного форса пламени, обеспечивающего очаг воспламенения в топливно-кислородной смеси в объеме камеры сгорания с аэродинамическим соплом.The connection of a separate outlet of the oxygen intake manifold with an additional oxygen line with a ninth controlled valve and a fourth flow meter connected in series to it with a second inlet to the combustion chamber of the pilot burner makes it possible to implement controlled oxygen supply to the ignition burner to create an axial extended flame force that provides an ignition source in the fuel - oxygen mixture in the volume of the combustion chamber with an aerodynamic nozzle.

Параллельное включение в магистраль нейтрального газа третьего и четвертого управляемых клапанов и их соединение с топливными магистралями между первым управляемым клапаном и приемным коллектором топлива и между седьмым и восьмым управляемыми клапанами, соответственно, обеспечивает перед заполнением основной и дополнительной топливных систем топливом, что обязательно для взрывоопасного вида топлива, удаление из них воздуха посредством продувки инертным газом, например азотом, а также вытеснение остаточного топлива из основной и дополнительной топливных систем перед завершением работы установки.Parallel inclusion of the third and fourth controlled valves in the neutral gas line and their connection to the fuel lines between the first controlled valve and the fuel intake manifold and between the seventh and eighth controlled valves, respectively, provides before filling the main and additional fuel systems with fuel, which is mandatory for an explosive type fuel, removing air from them by purging with an inert gas, for example nitrogen, as well as displacing residual fuel from the main and additional fuel systems before shutting down the plant.

Снабжение установки датчиком погасания пламени и камерой видеонаблюдения, выходы которых соединены с входами блока управления и регистрации, установленными с возможностью регистрации состояния газового потока на выходе из аэродинамического сопла, обеспечивает в случае прекращения горения в камере сгорания с аэродинамическим соплом топливно-кислородной смеси в автоматическом режиме отключение подачи в камеру сгорания и запальную горелку топлива и кислорода, позволяет в реальном времени наблюдать на видеомониторе процесс воздействия газовой струи на испытываемый объект и в случае погасания пламени также, но уже в ручном режиме, перевести блок управления и регистрации в режим автоматического отключения подачи в камеру сгорания и запальную горелку топлива и кислорода.The supply of the installation with a flame extinguishing sensor and a video surveillance camera, the outputs of which are connected to the inputs of the control and registration unit, installed with the ability to register the state of the gas flow at the exit from the aerodynamic nozzle, provides in the event of termination of combustion in the combustion chamber with an aerodynamic nozzle of the fuel-oxygen mixture in automatic mode turning off the supply of fuel and oxygen to the combustion chamber and the pilot burner, allows real-time monitoring on a video monitor of the process of the impact of a gas jet on the test object, and in the event of flame extinguishing, also, but already in manual mode, switch the control and registration unit to the mode of automatic shutdown of the supply in combustion chamber and pilot burner for fuel and oxygen.

Подключение к приемным коллекторам систем подачи топлива и кислорода, по крайней мере, по одной дополнительной системе подачи топлива и кислорода, выполненные в виде отдельных модулей, позволяет в случае необходимости увеличить производительность установки за счет увеличения расходов топлива и кислорода.Connection to the intake manifolds of the fuel and oxygen supply systems, at least one additional fuel and oxygen supply system, made in the form of separate modules, makes it possible, if necessary, to increase the plant productivity by increasing the fuel and oxygen consumption.

Помещение в водоохлаждаемые рубашки участков топливной магистрали между пятым управляемым клапаном и первым расходомерным устройством и кислородной магистрали между шестым регулируемым клапаном и вторым расходомерным устройством и камеры сгорания с аэродинамическим соплом исключает перегрев пятого и шестого управляемых клапанов и камеры сгорания в процессе работы установки.The placement in the water-cooled jackets of the sections of the fuel line between the fifth controlled valve and the first flow meter and the oxygen line between the sixth controlled valve and the second flow meter and the combustion chamber with the aerodynamic nozzle eliminates overheating of the fifth and sixth controlled valves and the combustion chamber during the operation of the installation.

Снабжение установки системой контроля загазованности окружающего воздуха, выход которой может быть соединен с соответствующим входом блока управления и регистрации, позволяет контролировать концентрации газообразных взрывоопасного вида топлива и кислорода в воздухе и оповещать в случае их выхода за допустимые пределы.The supply of the installation with a system for monitoring the gas content of the ambient air, the output of which can be connected to the corresponding input of the control and registration unit, allows you to control the concentration of gaseous explosive fuel and oxygen in the air and notify in case of their exceeding the permissible limits.

Использование всей совокупности признаков, описывающих изобретение, позволяет обеспечить достижение технического результата изобретения - реализации максимально приближенных к натурным параметров термомеханического воздействия на испытываемый материал или конструкцию высокоэнтальпийного скоростного газового потока, характерного для движения летательного аппарата в атмосфере с гиперзвуковой скоростью, в возможности наращивания производительности установки подключением дополнительных топливных и кислородных модулей, с учетом выполнения условий безопасного функционирования установки при использовании газообразных взрывопожароопасных высокоэнергетических компонентов горючего - водорода и кислорода.The use of the entire set of features describing the invention makes it possible to achieve the technical result of the invention - the implementation of the thermomechanical effect on the test material or structure as close as possible to the real-life parameters of a high-enthalpy high-speed gas flow, characteristic of the movement of an aircraft in the atmosphere at hypersonic speed, in the possibility of increasing the productivity of the installation by connecting additional fuel and oxygen modules, taking into account the fulfillment of the conditions for the safe operation of the installation when using gaseous explosive and fire hazardous high-energy fuel components - hydrogen and oxygen.

Изобретение поясняется фигурой, на которой схематично изображена заявляемая установка для газодинамических испытаний.The invention is illustrated by the figure, which schematically shows the inventive installation for gas dynamic tests.

Установка для газодинамических испытаний содержит как минимум одну камеру сгорания 1 с аэродинамическим соплом 2, снабженную системой зажигания, системы подачи топлива 4, кислорода 5, нейтрального газа 6, датчики давления 7, 8, 9 и 10, блок управления и регистрации 11.The installation for gas-dynamic tests contains at least one combustion chamber 1 with an aerodynamic nozzle 2, equipped with an ignition system, fuel supply systems 4, oxygen 5, neutral gas 6, pressure sensors 7, 8, 9 and 10, control and registration unit 11.

Система зажигания выполнена в виде запальной горелки 3, содержащей, как минимум, одну свечу зажигания электроискрового типа 12, подключенную к блоку управления и регистрации 11, собственные сопло 13 и камеру сгорания 14, снабженную первым и вторым вводами 15 и 16, соответственно, для подключения к системам подачи топлива 4 и кислорода 5, подсоединенную соплом 13 к днищу камеры сгорания 1 с аэродинамическим соплом 2.The ignition system is made in the form of an ignition burner 3 containing at least one spark plug 12 connected to the control and registration unit 11, its own nozzle 13 and a combustion chamber 14 equipped with the first and second inputs 15 and 16, respectively, for connecting to the fuel supply systems 4 and oxygen 5, connected by a nozzle 13 to the bottom of the combustion chamber 1 with an aerodynamic nozzle 2.

Система подачи топлива 4 включает источник топлива 18, топливную магистраль 17, регулятор расхода топлива 19, первый управляемый клапан 22, приемный коллектор топлива 23, пятый управляемый клапан 24, первое расходомерное устройство 20, снабженное соплом 21, дополнительную топливную магистраль 26 с последовательно включенными в нее седьмым 27 и восьмым 28 управляемыми клапанами, третьим расходомерным устройством 29, снабженным соплом 30. Выход регулятора расхода топлива 19 соединен дополнительной топливной магистралью 26 с последовательно включенными в нее седьмым 27 и восьмым 28 управляемыми клапанами, третьим расходомерным устройством 29, снабженным соплом 30.The fuel supply system 4 includes a fuel source 18, a fuel line 17, a fuel flow regulator 19, a first controlled valve 22, a fuel intake manifold 23, a fifth controlled valve 24, a first flow meter 20 equipped with a nozzle 21, an additional fuel line 26 connected in series to its seventh 27 and eighth 28 controlled valves, the third flow meter 29 equipped with a nozzle 30. The output of the fuel flow regulator 19 is connected by an additional fuel line 26 with the seventh 27 and eighth 28 controlled valves connected in series therein, the third flow meter 29 equipped with a nozzle 30.

Система подачи топлива 4 подключена к первому вводу 25 камеры сгорания 1 и к первому вводу 15 камеры сгорания 14 запальной горелки 3.The fuel supply system 4 is connected to the first input 25 of the combustion chamber 1 and to the first input 15 of the combustion chamber 14 of the ignition burner 3.

Система подачи кислорода 5 включает кислородную магистраль 31, источник кислорода 32, регулятор расхода кислорода 33, второй управляемый клапан 36, приемный коллектор кислорода 37, шестой управляемый клапан 38, второе расходомерное устройство 34, снабженное соплом 35. Отдельный ввод приемного коллектора кислорода 37 соединен дополнительной кислородной магистралью 40 с последовательно включенными в нее девятым управляемым клапаном 41 и четвертым расходомерным устройством 42, снабженным соплом 43.The oxygen supply system 5 includes an oxygen line 31, an oxygen source 32, an oxygen flow regulator 33, a second controlled valve 36, an oxygen intake manifold 37, a sixth controlled valve 38, a second flow meter 34 equipped with a nozzle 35. A separate input of the oxygen intake manifold 37 is connected to an additional an oxygen line 40 with a ninth controlled valve 41 and a fourth flow meter 42, equipped with a nozzle 43, connected in series.

Система подачи кислорода 5 подключена к второму вводу 39 камеры сгорания 1 и к второму вводу 16 в камеру сгорания 14 запальной горелки 3.The oxygen supply system 5 is connected to the second inlet 39 of the combustion chamber 1 and to the second inlet 16 to the combustion chamber 14 of the ignition burner 3.

Система подачи нейтрального газа 6 включает магистраль 44 подачи нейтрального газа, источник нейтрального газа 45, подключенный к входу регулятора давления нейтрального газа 46, выход которого соединен с параллельно установленными третьим 47 и четвертым 48 управляемыми клапанами, которые, в свою очередь, соединены с топливной 17 и дополнительной топливной 26 магистралями между первым управляемым клапаном 22 и приемным коллектором топлива 23 и между седьмым 27 и восьмым 28 управляемыми клапанами, соответственно.The neutral gas supply system 6 includes a neutral gas supply line 44, a neutral gas source 45 connected to the inlet of the neutral gas pressure regulator 46, the output of which is connected to the parallel installed third 47 and fourth 48 controlled valves, which, in turn, are connected to the fuel 17 and additional fuel 26 lines between the first controlled valve 22 and the fuel intake manifold 23 and between the seventh 27 and eighth controlled valves 28, respectively.

В системах подачи топлива 4 и кислорода 5 в качестве регуляторов расхода 19 и 33 применены регуляторы давления с ручной настройкой выходных параметров, в качестве управляемых клапанов 22, 24, 27, 28, 36, 38, 41, 47, 48 применены электромагнитные отсечные клапаны (во взрывозащищенном исполнении), в обесточенном состоянии перекрывающие подачу газов в обслуживаемые ими газовые магистрали. Расходомерные устройства 20, 29, 34 и 42 наряду с определением расходов газов обеспечивают регулирование их выдачи путем применения сопел 21, 30, 35 и 43, соответственно, с установленными проходными сечениями. В данном исполнении сопла 21, 30, 35 и 43 выполнены сменными, что обеспечивает регулирование расходов топлива и кислорода применением сопел с различными расходными характеристиками.In fuel supply systems 4 and oxygen 5, pressure regulators with manual adjustment of the output parameters are used as flow controllers 19 and 33, electromagnetic shut-off valves are used as controlled valves 22, 24, 27, 28, 36, 38, 41, 47, 48 ( in explosion-proof design), in a de-energized state, shutting off the supply of gases to the gas mains they serve. The flow meters 20, 29, 34 and 42, along with the determination of the flow rates of gases, ensure the regulation of their delivery by using nozzles 21, 30, 35 and 43, respectively, with established flow sections. In this embodiment, the nozzles 21, 30, 35 and 43 are replaceable, which ensures the regulation of fuel and oxygen consumption by using nozzles with different flow characteristics.

Расположенные в непосредственной близости от камеры сгорания 1 и запальной горелки 3 участки топливной магистрали 17 между пятым управляемым клапаном 24 и первым расходомерным устройством 20 и кислородной магистрали 31 между шестым управляемым клапаном 38 и вторым расходомерным устройством 34 и сама камера сгорания 1 с аэродинамическим соплом 2 для исключения перегрева помещены в водоохлаждаемые рубашки 49 и 50. Подача воды в водоохлаждаемые рубашки осуществляется от источника воды 51 по гибким рукавам 52.Located in the immediate vicinity of the combustion chamber 1 and the pilot burner 3 sections of the fuel line 17 between the fifth controlled valve 24 and the first flow meter 20 and the oxygen line 31 between the sixth controlled valve 38 and the second flow meter 34 and the combustion chamber 1 itself with an aerodynamic nozzle 2 for the exceptions of overheating are placed in water-cooled jackets 49 and 50. Water is supplied to the water-cooled jackets from a water source 51 through flexible hoses 52.

К полостям первого 20 и третьего 29 расходомерных устройств системы подачи топлива 4 и второго 34 и четвертого 42 системы подачи кислорода 5 подключены входы датчиков давления 7 и 8 перед, 9 и 10 после установленных в них сопел 21, 30, 35, 43.To the cavities of the first 20 and third 29 flow meters of the fuel supply system 4 and the second 34 and fourth 42 of the oxygen supply system 5, the inputs of the pressure sensors 7 and 8 are connected before, 9 and 10 after the nozzles 21, 30, 35, 43 installed in them.

Установка дополнительно снабжена датчиком погасания пламени 53 и камерой видеонаблюдения 54, установленными с возможностью регистрации состояния газового потока на выходе из аэродинамического сопла 2.The installation is additionally equipped with a flame extinction sensor 53 and a video surveillance camera 54 installed with the ability to register the state of the gas flow at the exit from the aerodynamic nozzle 2.

Блок управления и регистрации 11 подключен к соответствующим входам свечи 12 системы зажигания, управляемых клапанов 22, 24, 27, 28, 36, 38, 41, 47, 48, к выходам датчиков давления 7, 8, 9 и 10, датчика погасания пламени 53, камеры видеонаблюдения 54.The control and registration unit 11 is connected to the corresponding inputs of the spark plug 12 of the ignition system, the controlled valves 22, 24, 27, 28, 36, 38, 41, 47, 48, to the outputs of the pressure sensors 7, 8, 9 and 10, the flame extinguishing sensor 53 , CCTV cameras 54.

Блок управления и регистрации 11 представляет собой программно-аппаратный комплекс, который управляет системой зажигания и управляемыми клапанами 22, 24, 27, 28, 36, 38, 41, 47, 48 как в автоматическом, так и в ручном режимах, регистрирует показания датчиков давления 7, 8, 9 и 10, датчика погасания пламени 53, производит обработку регистрируемых сигналов и в реальном времени вносит коррективы в циклограмму работы установки для газодинамических испытаний.The control and registration unit 11 is a software and hardware complex that controls the ignition system and the controlled valves 22, 24, 27, 28, 36, 38, 41, 47, 48 in both automatic and manual modes, and registers the readings of pressure sensors 7, 8, 9 and 10, of the flame extinction sensor 53, processes the recorded signals and makes adjustments to the cyclogram of the installation for gas-dynamic tests in real time.

Для увеличения производительности установки за счет увеличения расхода топлива и кислорода к приемным коллекторам 23 и 37 систем подачи топлива 4 и кислорода 5 могут быть подключены, по крайней мере, по одной дополнительной системе подачи топлива 55 и кислорода 56, выполненные в виде отдельных модулей.To increase the productivity of the installation by increasing the consumption of fuel and oxygen, at least one additional fuel supply system 55 and oxygen 56, made in the form of separate modules, can be connected to the intake manifolds 23 and 37 of the fuel supply systems 4 and oxygen 5.

Установка также может быть снабжена системой контроля загазованности окружающего воздуха, содержащей датчики концентрации газообразных топлива 57 и кислорода 58, установленные в местах размещения источников топлива 18, кислорода 32 (газового оборудования установки). Выход системы контроля загазованности подключен к соответствующему входу блока управления и регистрации 11. Для визуального контроля, совместно с датчиками концентрации 57 и 58 места размещения газового оборудования могут быть оснащены камерами видеонаблюдения 59.The installation can also be equipped with a system for monitoring the gas content of the ambient air, containing sensors for the concentration of gaseous fuel 57 and oxygen 58, installed at the locations of the fuel sources 18, oxygen 32 (gas equipment of the installation). The outlet of the gas contamination control system is connected to the corresponding input of the control and registration unit 11. For visual control, together with concentration sensors 57 and 58, the location of gas equipment can be equipped with video surveillance cameras 59.

Установка для газодинамических испытаний работает следующим образом.Installation for gas dynamic tests operates as follows.

На основании заданного эксплуатационного режима разрабатывается циклограмма работы установки, определяются расходы топлива, кислорода и нейтрального газа, необходимые для этого объемы источников газа 18, 32, 45, и начальные давления в них, параметры регуляторов расхода 19, 33, 46, площади проходных сечений сменных сопел 21, 30, 35, 43 расходомерных устройств 20, 29, 34, 42 и сопел 2 и 13 камеры сгорания 1 и запальной горелки 3, соответственно, а также профиль аэродинамического сопла 2 камеры сгорания 1.Based on the specified operating mode, a cyclogram of the installation is developed, the consumption of fuel, oxygen and neutral gas is determined, the volumes of gas sources 18, 32, 45 required for this, and the initial pressures in them, the parameters of the flow controllers 19, 33, 46, the flow area of the replaceable nozzles 21, 30, 35, 43 flow devices 20, 29, 34, 42 and nozzles 2 and 13 of the combustion chamber 1 and the pilot burner 3, respectively, as well as the profile of the aerodynamic nozzle 2 of the combustion chamber 1.

В исходном положении все управляемые клапаны 22, 24, 27, 28, 36, 38, 41, 47, 48 закрыты. При необходимости подключаются дополнительные топливные и кислородные модули 55 и 56.In the initial position, all controlled valves 22, 24, 27, 28, 36, 38, 41, 47, 48 are closed. If necessary, additional fuel and oxygen modules 55 and 56 are connected.

Производится контроль концентрации газов в окружающем воздухе с помощью датчиков 57, 58, включаются камеры видеонаблюдения 54, 59 и подается вода в водоохлаждаемые рубашки 49 и 50.The concentration of gases in the ambient air is monitored using sensors 57, 58, video surveillance cameras 54, 59 are turned on and water is supplied to water-cooled jackets 49 and 50.

Запускается программное обеспечение блока управления и регистрации 11, загружается циклограмма работы установки с интегрированным в нее алгоритмом аварийного отключения установки, производится запуск автоматического режима работы блока управления и регистрации 11.The software of the control and registration unit 11 is started, the cyclogram of the installation with the integrated emergency shutdown algorithm of the installation is loaded, the automatic mode of operation of the control and registration unit 11 is started.

Ниже приводится рабочий цикл установки.Below is the operating cycle of the installation.

1. Открываются управляемые клапаны 24 и 28, и кратковременным открытием управляемых клапанов 47 и 48 производится продувка нейтральным газом, например азотом, магистралей системы подачи топлива 4, например водорода, с выходом нейтрального газа через аэродинамическое сопло 2 камеры сгорания 1. Закрываются управляемые клапаны 24, 28.1. The controlled valves 24 and 28 are opened, and by short-term opening of the controlled valves 47 and 48, a neutral gas, for example nitrogen, is purged of the fuel supply system 4, for example hydrogen, with a neutral gas outlet through the aerodynamic nozzle 2 of the combustion chamber 1. The controlled valves 24 are closed. , 28.

2. Последовательно открываются управляемые клапаны 36, 41 и 38, и производится подача кислорода в камеру сгорания 14 запальной горелки 3 и основную камеру сгорания 1, вытесняя из них нейтральный газ.2. Controlled valves 36, 41 and 38 are sequentially opened, and oxygen is supplied to the combustion chamber 14 of the pilot burner 3 and the main combustion chamber 1, displacing neutral gas from them.

3. Последовательным открытием управляемых клапанов 27 и 28 производится подача топлива в камеру сгорания 14 запальной горелки 3, блоком управления и регистрации 11 подаются высоковольтные импульсы на свечу зажигания 12, запускается запальная горелка 3.3. By sequential opening of the controlled valves 27 and 28, fuel is supplied to the combustion chamber 14 of the ignition burner 3, the control and registration unit 11 sends high-voltage pulses to the spark plug 12, the ignition burner 3 is started.

4. После получения сигнала с датчика погасания пламени 53 о наличии пламени на выходе сопла 2 камеры сгорания 1 последовательным открытием управляемых клапанов 22 и 24 производится подача топлива в камеру сгорания 1. Топливная смесь в камере сгорания 1 воспламеняется с помощью факела запальной горелки 3, и продукты ее сгорания, истекая из аэродинамического сопла 2, формируют высокоэнтальпийный скоростной газовый поток продуктов сгорания топливно-кислородной смеси. Контроль за горением в камере сгорания 1 производится в автоматическом режиме блоком управления и регистрации 11 путем обработки сигнала с датчика погасания пламени 53, а также визуально оператором на мониторе с помощью камеры видеонаблюдения 54.4. After receiving a signal from the flame extinguishing sensor 53 about the presence of a flame at the outlet of the nozzle 2 of the combustion chamber 1, by successive opening of the controlled valves 22 and 24, fuel is supplied to the combustion chamber 1. The fuel mixture in the combustion chamber 1 is ignited with the help of the pilot burner 3, and the products of its combustion, flowing out of the aerodynamic nozzle 2, form a high-enthalpy high-speed gas flow of the combustion products of the fuel-oxygen mixture. Control over combustion in the combustion chamber 1 is carried out automatically by the control and registration unit 11 by processing the signal from the flame extinction sensor 53, as well as visually by the operator on the monitor using the video surveillance camera 54.

5. В момент завершения рабочего цикла установки блок управления и регистрации 11 приступает к последовательному отключению систем установки. Прекращается подача топлива в камеру сгорания 1 закрытием управляемого клапана 22 системы подачи топлива 4. В результате открытия управляемого клапана 47 нейтральный газ подается в магистраль 17, вытесняет из нее остатки топлива в камеру сгорания 1, где и происходит его дожигание.5. At the end of the operating cycle of the installation, the control and registration unit 11 starts sequential shutdown of the installation systems. The supply of fuel to the combustion chamber 1 is stopped by closing the controlled valve 22 of the fuel supply system 4. As a result of opening the controlled valve 47, neutral gas is supplied to the line 17, displacing the remaining fuel from it into the combustion chamber 1, where it is afterburned.

6. После прекращения горения в камере сгорания 1 отключается подача топлива в запальную горелку 3. Для этого производится закрытие управляемого клапана 27 системы подачи топлива 4 и открытие управляемого клапана 48 системы подачи нейтрального газа 6, в результате чего нейтральный газ вытеснит остатки топлива из дополнительной магистрали 26 системы подачи топлива 4 в камеру сгорания 14 запальной горелки 3.6. After the cessation of combustion in the combustion chamber 1, the fuel supply to the pilot burner 3 is turned off. To do this, the controlled valve 27 of the fuel supply system 4 is closed and the controlled valve 48 of the neutral gas supply system 6 is opened, as a result of which the neutral gas will displace the remaining fuel from the additional line 26 of the fuel supply system 4 to the combustion chamber 14 of the ignition burner 3.

7. После дожигания остатков топлива в запальной горелке 3, и получения блоком управления и регистрации 11 сигнала с датчика погасания пламени 53 о прекращении горения производится закрытие оставшихся открытыми управляемых клапанов в системах подачи топлива 4, кислорода 5 и нейтрального газа 6. Отключается подача воды в водоохлаждаемые рубашки 49 и 50.7. After the afterburning of the remaining fuel in the pilot burner 3, and the control unit 11 receives a signal from the flame extinguishing sensor 53 to stop combustion, the controlled valves remaining open in the fuel supply systems 4, oxygen 5 and neutral gas 6 are closed. water-cooled jackets 49 and 50.

На этом рабочий цикл установки завершен.This completes the installation work cycle.

8. По сигналам с датчиков концентрации газов 57, 58 и видеоинформации с камер 59, выведенной на монитор блока управления и регистрации 11, производится контроль концентраций газов в окрестности установки и состояния установки, соответственно.8. According to the signals from the gas concentration sensors 57, 58 and video information from the cameras 59 displayed on the monitor of the control and registration unit 11, the gas concentrations in the vicinity of the installation and the state of the installation are monitored, respectively.

Таким образом, заявляемая установка позволяет реализовать максимально приближенные к натурным параметры термомеханического воздействия на испытываемый материал или конструкцию высокоэнтальпийного газового потока, характерного для движения летательного аппарата в атмосфере с гиперзвуковой скоростью, обеспечить возможность наращивания производительности установки подключением дополнительных топливных и кислородных модулей, а также обеспечить возможность выполнения условий безопасного функционирования установки при использовании газообразных взрывопожароопасных высокоэнергетических компонентов горючего - водорода и кислорода.Thus, the claimed installation makes it possible to realize the parameters of the thermomechanical effect on the test material or the structure of a high-enthalpy gas flow characteristic of the movement of an aircraft in the atmosphere at hypersonic speed, as close as possible to the full-scale parameters, to ensure the possibility of increasing the productivity of the installation by connecting additional fuel and oxygen modules, as well as to provide the possibility fulfillment of the conditions for the safe operation of the installation when using gaseous explosive and fire hazardous high-energy fuel components - hydrogen and oxygen.

Claims (4)

1. Установка для газодинамических испытаний, содержащая как минимум одну камеру сгорания с аэродинамическим соплом, снабженную системой зажигания, систему подачи топлива, подключенную к первому вводу камеры сгорания и включающую источник топлива, топливную магистраль, первый управляемый клапан, регулятор расхода топлива, первое расходомерное устройство, снабженное соплом, систему подачи кислорода, подключенную к второму вводу камеры сгорания и включающую источник кислорода, кислородную магистраль, регулятор расхода кислорода, второй управляемый клапан, второе расходомерное устройство, снабженное соплом, систему подачи нейтрального газа, включающую магистраль нейтрального газа, источник нейтрального газа, выход которого подключен к входу регулятора давления нейтрального газа, выход которого соединен с параллельно установленными третьим и четвертым управляемыми клапанами, датчики давления, входы первых из которых подключены к полостям расходомерных устройств перед, входы вторых - после установленных в них сопел, блок управления и регистрации, подключенный к соответствующим входам управляемых клапанов, соответствующему входу системы зажигания и выходам датчиков давления, отличающаяся тем, что система зажигания выполнена в виде запальной горелки, содержащей как минимум одну свечу зажигания, подключенную к блоку управления и регистрации, камеру сгорания с собственным соплом, снабженную отдельными вводами для подключения к системам подачи топлива и кислорода, подсоединенную соплом к днищу камеры сгорания с аэродинамическим соплом, системы подачи топлива и кислорода в камеру сгорания дополнительно снабжены приемным коллектором топлива и приемным коллектором кислорода, пятым и шестым управляемыми клапанами, соответственно, регулятор расхода топлива, первый управляемый клапан, приемный коллектор топлива, пятый управляемый клапан, первое расходомерное устройство соединены последовательно, выход первого расходомерного устройства подключен к первому вводу камеры сгорания, регулятор расхода кислорода, второй управляемый клапан, приемный коллектор кислорода, шестой управляемый клапан, второе расходомерное устройство соединены последовательно, выход второго расходомерного устройства подключен к второму вводу камеры сгорания, выход регулятора расхода топлива соединен дополнительной топливной магистралью с последовательно включенными в нее седьмым и восьмым управляемыми клапанами, третьим расходомерным устройством, выход третьего расходомерного устройства подключен к первому вводу камеры сгорания запальной горелки, отдельный вывод приемного коллектора кислорода соединен дополнительной кислородной магистралью с последовательно включенными в нее девятым управляемым клапаном и четвертым расходомерным устройством, выход четвертого расходомерного устройства подключен к второму вводу камеры сгорания запальной горелки, параллельно включенные в магистраль нейтрального газа третий и четвертый управляемые клапаны соединены с топливными магистралями между первым управляемым клапаном и приемным коллектором топлива и между седьмым и восьмым управляемыми клапанами соответственно, установка дополнительно снабжена датчиком погасания пламени и камерой видеонаблюдения, выходы которых соединены с входами блока управления и регистрации, установленными с возможностью регистрации состояния газового потока на выходе из аэродинамического сопла.1. Installation for gas dynamic tests, containing at least one combustion chamber with an aerodynamic nozzle, equipped with an ignition system, a fuel supply system connected to the first inlet of the combustion chamber and including a fuel source, a fuel line, a first controlled valve, a fuel flow regulator, a first flow meter equipped with a nozzle, an oxygen supply system connected to the second inlet of the combustion chamber and including an oxygen source, an oxygen line, an oxygen flow regulator, a second controlled valve, a second flow meter equipped with a nozzle, a neutral gas supply system including a neutral gas line, a source of neutral gas , the output of which is connected to the input of the neutral gas pressure regulator, the output of which is connected to the parallel installed third and fourth controlled valves, pressure sensors, the inputs of the first of which are connected to the cavities of the flow meters before, the inputs of the second - after nozzles installed in them, a control and registration unit connected to the corresponding inputs of the controlled valves, the corresponding input of the ignition system and the outputs of the pressure sensors, characterized in that the ignition system is made in the form of an ignition burner containing at least one spark plug connected to the control unit and registration, a combustion chamber with its own nozzle, equipped with separate inputs for connection to the fuel and oxygen supply systems, connected by the nozzle to the bottom of the combustion chamber with an aerodynamic nozzle, the fuel and oxygen supply systems into the combustion chamber are additionally equipped with a fuel intake manifold and an oxygen intake manifold, the fifth and six controllable valves, respectively, the fuel flow regulator, the first controlled valve, the fuel intake manifold, the fifth controlled valve, the first flowmeter are connected in series, the output of the first flowmeter is connected to the first input of the combustion chamber, the control oxygen flow meter, second controlled valve, oxygen intake manifold, sixth controlled valve, second flow meter are connected in series, the output of the second flow meter is connected to the second input of the combustion chamber, the output of the fuel flow regulator is connected by an additional fuel line with the seventh and eighth controlled valves, the third flow meter, the output of the third flow meter is connected to the first inlet of the combustion chamber of the pilot burner, a separate outlet of the oxygen intake manifold is connected by an additional oxygen line with the ninth controlled valve and the fourth flow meter connected in series therein, the output of the fourth flow meter is connected to the second inlet of the chamber combustion of the pilot burner, the third and fourth controlled valves connected in parallel in the neutral gas line are connected to the fuel lines between the first controlled valve and fuel intake manifold and between the seventh and eighth controllable valves, respectively, the installation is additionally equipped with a flame extinguishing sensor and a video surveillance camera, the outputs of which are connected to the inputs of the control and recording unit, installed with the ability to register the state of the gas flow at the outlet from the aerodynamic nozzle. 2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что к приемным коллекторам систем подачи топлива и кислорода подключены, по крайней мере, по одной дополнительной системе подачи топлива и кислорода, выполненные в виде отдельных модулей.2. An installation according to claim 1, characterized in that at least one additional fuel and oxygen supply system, made in the form of separate modules, is connected to the intake manifolds of the fuel and oxygen supply systems. 3. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что участки топливной магистрали между пятым управляемым клапаном и первым расходомерным устройством и кислородной магистрали между шестым регулируемым клапаном и вторым расходомерным устройством и камера сгорания с аэродинамическим соплом помещены в водоохлаждаемые рубашки.3. Installation according to claim 1, characterized in that the sections of the fuel line between the fifth controlled valve and the first flow meter and the oxygen line between the sixth variable valve and the second flow meter and the combustion chamber with the aerodynamic nozzle are placed in water-cooled jackets. 4. Установка по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что снабжена системой контроля загазованности окружающего воздуха, выход которой соединен с соответствующим входом блока управления и регистрации.4. Installation according to claim 1 or 2, characterized in that it is equipped with a system for monitoring the gas content of the ambient air, the output of which is connected to the corresponding input of the control and registration unit.
RU2020138163A 2020-11-19 2020-11-19 Unit for gas dynamic testing RU2758412C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020138163A RU2758412C1 (en) 2020-11-19 2020-11-19 Unit for gas dynamic testing

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020138163A RU2758412C1 (en) 2020-11-19 2020-11-19 Unit for gas dynamic testing

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2758412C1 true RU2758412C1 (en) 2021-10-28

Family

ID=78466588

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020138163A RU2758412C1 (en) 2020-11-19 2020-11-19 Unit for gas dynamic testing

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2758412C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113936533A (en) * 2021-11-04 2022-01-14 西安航天动力试验技术研究所 Experimental device and method for research on ignition characteristics of spontaneous combustion type fuel
CN114280217A (en) * 2021-12-24 2022-04-05 安徽科元精工科技发展有限公司 Aviation fuel oil automatic ignition experimental device and experimental method thereof

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU50304U1 (en) * 2005-08-11 2005-12-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Летно-исследовательский институт имени М.М. Громова" INSTALLATION FOR THERMODYNAMIC TESTS OF SAMPLES OF HEAT PROTECTION OF AIRCRAFT USING THE AIRCRAFT GAS TURBINE ENGINE WITH FORCING COMBUSTION CHAMBER
RU2482457C1 (en) * 2011-11-11 2013-05-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") Method of generating gas stream in hypersonic rarefied-air wind tunnel and wind tunnel
RU149566U1 (en) * 2014-09-08 2015-01-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) DEVICE FOR GAS-DYNAMIC TESTS
CN205643223U (en) * 2016-04-15 2016-10-12 中国石油化工股份有限公司 Restricted space gas fires vortex testing arrangement
RU166717U1 (en) * 2016-04-28 2016-12-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) COOLED DAMPER FOR SUPPRESSING PRESSURE OSCILLATIONS IN THE COMBUSTION CHAMBER OF A HIGH-ETHALPIAN AIR FLOWS OF A ALTITUDE STAND
RU2658152C1 (en) * 2017-05-25 2018-06-19 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" Gas-dynamic testing device

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU50304U1 (en) * 2005-08-11 2005-12-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Летно-исследовательский институт имени М.М. Громова" INSTALLATION FOR THERMODYNAMIC TESTS OF SAMPLES OF HEAT PROTECTION OF AIRCRAFT USING THE AIRCRAFT GAS TURBINE ENGINE WITH FORCING COMBUSTION CHAMBER
RU2482457C1 (en) * 2011-11-11 2013-05-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") Method of generating gas stream in hypersonic rarefied-air wind tunnel and wind tunnel
RU149566U1 (en) * 2014-09-08 2015-01-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) DEVICE FOR GAS-DYNAMIC TESTS
CN205643223U (en) * 2016-04-15 2016-10-12 中国石油化工股份有限公司 Restricted space gas fires vortex testing arrangement
RU166717U1 (en) * 2016-04-28 2016-12-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) COOLED DAMPER FOR SUPPRESSING PRESSURE OSCILLATIONS IN THE COMBUSTION CHAMBER OF A HIGH-ETHALPIAN AIR FLOWS OF A ALTITUDE STAND
RU2658152C1 (en) * 2017-05-25 2018-06-19 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" Gas-dynamic testing device

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113936533A (en) * 2021-11-04 2022-01-14 西安航天动力试验技术研究所 Experimental device and method for research on ignition characteristics of spontaneous combustion type fuel
CN114280217A (en) * 2021-12-24 2022-04-05 安徽科元精工科技发展有限公司 Aviation fuel oil automatic ignition experimental device and experimental method thereof
CN114280217B (en) * 2021-12-24 2024-05-24 安徽科元精工科技发展有限公司 Aviation fuel oil automatic ignition experimental device and experimental method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2758412C1 (en) Unit for gas dynamic testing
CN109187001A (en) A kind of motorized adjustment class valve big flow performance test apparatus and its test method
CN111751074A (en) Detonation-driven high-enthalpy shock tunnel automatic inflation control system
CN109682924A (en) High-pressure gas pipeline leakage lights to form injection fire test device and its test method
RU149566U1 (en) DEVICE FOR GAS-DYNAMIC TESTS
RU2658152C1 (en) Gas-dynamic testing device
CN113375889B (en) Thermal jet flow experimental method for shock tunnel
CN105699423A (en) Device for testing fuel combustion performance of ramjet
CN101655416B (en) Cooling experiment system of supersonic speed air film
CN108627404A (en) Venting of dust explosion flame induces the test system and its test method of vaporous cloud explosion
US8413530B2 (en) Use of buoyant gases for the simulation of real fire sources
CN113030368A (en) Method for testing fire resistance of petrochemical component
CN108458876A (en) SCR post-processes urea crystals off-line simulation pilot system
Collins et al. Sea-level flight demonstration and altitude characterization of a LO2/LCH4 based ascent propulsion lander
Chowdhury et al. Design and Experimental Demonastration of a High Pressure Oxy-Methane Combustor
CN203455178U (en) Vertical member fireproof detection control system
CN114280217B (en) Aviation fuel oil automatic ignition experimental device and experimental method thereof
CN212252705U (en) High-energy discharge ignition device of combustor
Chang et al. Development of the facility for model scramjet testing
CN113030369A (en) Petrochemical industry component fire resistance's test system
CN117147622A (en) Hydrogen leakage diffusion combustion simulation experiment device
CN220105823U (en) Fire control facility smoke detector testing arrangement
CN209342343U (en) A kind of motorized adjustment class valve big flow performance test apparatus
CN117169464A (en) Hydrogen cloud explosion simulation experiment device
CN114771869B (en) Aircraft cabin low-oxygen smog fire simulation system