一种发动机燃气射流尾焰的处理系统技术方案

本实用新型专利技术实施例提供了一种发动机燃气射流尾焰处理系统，用于处理发动机喷射的燃气射流尾焰，所述发动机包括用于燃气膨胀提速的喷管；所述发动机燃气射流尾焰处理系统包括：冷却装置以及支撑装置；其中，所述冷却装置包括至少一个导入模块和至少一个处理模块；所述导入模块和处理模块的材质均为冰；所述导入模块内设有导入通道；所述处理模块内设有处理通道；所述导入通道与所述喷管相对；所述支撑装置与所述冷却装置连接，用于支撑所述冷却装置。本实用新型专利技术实施例不仅可以使得所述冷却装置对于所述燃气射流尾焰的降温冷却效率高，还可以使得所述冷却装置对于所述燃气射流尾焰的减速降噪以及无害化处理效果显著。

An Engine Gas Jet Tail Flame Processing System

【技术实现步骤摘要】
一种发动机燃气射流尾焰的处理系统
本技术涉及发动机
，特别是涉及一种发动机燃气射流尾焰的处理系统。
技术介绍
随着太空探索活动的深入开展，越来越多的火箭发动机投入使用。然而，人们在通过火箭发动机获得航天活动中所需要的巨大推进力之外，同时也忍受着其尾焰给生态环境带来的污染与破坏。例如，在进行火箭发动机的地面热性能测试或者发射过程中，火箭发动机点火产生的超高温(一般为3000℃，最高温度可达3500℃)、超高速(2～3马赫，一般速度为1500m/s～5000m/s)、超高能(MJ/kg级，一般为6～7MJ/kg)燃气射流尾焰，同时超高速也带来巨大的噪声。尤其是固体火箭发动机，除了其燃气射流尾具有前述特点之外，还含有三氧化二铝(Al2O3)粉尘和氯化氢(HCl)有害气体，对试验、发射场地的周边生态环境亦造成严重破坏。现有的技术中，在进行火箭发动机点火试验时，为了保护相关实验设备和发射装备，常常采用喷注水冷却的方式对燃气射流尾焰进行降温处理。然而，由于燃气射流尾焰具有超高温、超高速、超高能的特点，在对燃气射流尾焰进行注水冷却的过程中，由于燃气射流尾焰本身所具有的超高能量，一般的低压喷注水是很难与其接触并与其进行有效热交换的。如果说有，也只是很少一部分水，通过热辐射的形式产生一些热交换。实际使用结果表明，对燃气射流尾焰进行注水降温降噪的效率是极低的。对燃气射流尾焰进行注水冷却需要的水量极大，形成大量的燃气和蒸汽的混合物，严重时，因通道拥塞反火，烧毁试车发动机，对试验、发射场地的设备和周边生态环境造成破坏。除此之外，现有发动机燃气射流尾焰处理系统不仅系统复杂、能耗较大，使用和维护成本高，而且很难对燃气射流尾焰中的有害成分进行处理。
技术实现思路
鉴于上述问题，提出了本技术实施例以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种发动机燃气射流尾焰的处理系统。为了解决上述问题，本技术实施例公开了一种发动机燃气射流尾焰处理系统，用于处理发动机喷射的燃气射流尾焰，所述发动机包括用于燃气膨胀提速的喷管，所述发动机燃气射流尾焰处理系统包括：冷却装置以及支撑装置；其中所述冷却装置包括至少一个导入模块和至少一个处理模块；所述导入模块和处理模块的材质均为冰；所述导入模块内设有导入通道；所述处理模块内设有处理通道；所述导入通道与所述喷管相对；所述支撑装置与所述冷却装置连接，用于支撑所述冷却装置。可选地，所述导入模块和处理模块内包含碱性物质。可选地，所述导入模块内设有一个导入通道，所述导入通道包括第一进气口和第一出气口，所述第一进气口和所述喷管相对；所述处理模块内设有单个或者多个处理通道，每个处理通道包括第二进气口和第二出气口，每个第二进气口与所述第一出气口相对。可选地，所述处理模块端面上设有分流结构；其中所述分流结构包括多个分流隔栏和一个冰锥；所述分流隔栏设置于圆周方向上相邻的处理通道之间；所述冰锥为处理通道围绕处理模块轴线中心区域形成的冰芯。可选地，所述多个处理通道围绕所述处理模块轴线均匀分布。可选地，所述导入模块上的导入通道的内径大于所述喷管的内径。可选地，所述至少一个导入模块串联连接；所述至少一个处理模块串联连接。可选地，所述冷却装置还包括：至少一个级间模块；其中所述级间模块设置于相邻的导入模块/处理模块与导入模块/处理模块之间。可选地，所述支撑装置包括：导入模块壳体以及处理模块壳体；其中所述导入模块壳体包覆在所述导入模块外；所述处理模块壳体包覆在所述处理模块外；所述导入模块壳体和所述处理模块壳体的材料为金属保温材料。可选地，所述发动机燃气射流尾焰处理系统还包括：热电偶以及压力传感器；其中所述热电偶设置于所述处理通道的第二出气口处；所述压力传感器设置于相邻的所述处理模块之间。本技术实施例包括以下优点：首先，在所述发动机喷管内喷射燃气射流尾焰时，由于所述导入模块上的导入通道与所述喷管相对，所述燃气射流尾焰可以进入所述导入通道内。由于所述导入模块的材质为冰，因此，所述燃气射流尾焰进入所述导入通道后，不仅能够直接与水(冰)接触，而且所述处理模块中间形成的所述冰锥直插燃气射流尾焰中心的高温区，同时所述冰锥阻挡并迫使燃气射流尾焰向所述处理通道分流、冲刷，造成所述燃气射流尾焰由内至外与水充分的接触，吸收水的分解、升华、蒸发释放的冷量迅速降温，这就是所述冷却装置对于所述燃气射流尾焰的冷却效率高的根本原因。所述冷却装置对于所述燃气射流尾焰具有显著的减速降噪效果。由于在所述处理通道内能够实现冰与所述燃气射流尾焰的直接接触，使得所述燃气射流尾焰中的熔融态三氧化二铝(Al2O3)迅速冷却成为固体粒子，并随流动顺利排出所述处理通道或者所述处理模块；所述处理模块内包含碱性物质，可以在所述处理通道内与燃气射流尾焰中含有的氯化氢(HCl)有害气体中和反应，实现对所述燃气射流尾焰的无害化处理。由于所述冷却装置中冰质导入模块和处理模块为所述燃气射流尾焰的冷却、降速、降噪和无害化提供了所需的水，以满足其在所述处理模块内的能量交换。在所述处理模块内，能量交换完全遵守能量守恒原理进行，是一种自适应过程，不需要外界补充新的能量。能量交换后的产物都将顺利排出所述处理模块。因此在对所述燃气射流尾焰进行处理时，所述冷却装置的体积小，这样不仅可以减少所述冷却装置的耗水量，还可以简化所述冷却装置的加工工艺，极大的降低所述冷却装置的成本。附图说明图1是本技术的一种发动机燃气射流尾焰处理系统的正向结构示意图；图2是图1所示的发动机燃气射流尾焰处理系统的左向结构示意图；图3是图1所示的发动机燃气射流尾焰处理系统的右向结构示意图；图4是本技术的一种导入模块的正向结构示意图；图5是图4所示的导入模块的侧向结构示意图；图6是本技术的一种处理模块的正向结构示意图；图7是图6所示的处理模块的侧向结构示意图；图8是本技术的一种多个导入模块串联连接的结构示意图；图9是本技术实施例所述的一种发动机燃气射流尾焰处理系统的安装示意图。具体实施方式为使本技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细的说明。本技术实施例提供了一种发动机燃气射流尾焰处理系统，用于处理发动机喷射的燃气射流尾焰，所述发动机可以包括用于燃气膨胀提速的喷管，所述发动机燃气射流尾焰处理系统可以包括：冷却装置以及支撑装置；其中，所述冷却装置包括至少一个导入模块和至少一个处理模块；所述导入模块和处理模块的材质均为冰；所述导入模块内设有导入通道；所述处理模块内设有处理通道；所述导入通道与所述喷管相对；所述支撑装置与所述冷却装置连接，用于支撑所述冷却装置。在实际应用中，所述发动机可以是固体火箭发动机、液体火箭发动机、航空发动机、各类型导弹等类型的发动机，本技术实施例仅以固体火箭发动机为例进行说明，其他类型的发动机参照执行即可。具体地，制成所述冷却装置中所述导入模块和处理模块的冰，可以包括但不局限于冰砖、冰块、冰渣以及冰雪中的任意一种，本技术实施例对于制成所述冷却装置中所述导入模块和处理模块的冰的具体类型可以不做限定。所述支撑装置的结构类型可以为壳体、通道、隧道、导流槽、壕沟等结构。在实际应用中，在所述支撑装置为壳体、通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种发动机燃气射流尾焰的处理系统，用于处理发动机喷射的燃气射流尾焰，所述发动机包括用于燃气膨胀提速的喷管，其特征在于，所述发动机燃气射流尾焰的处理系统包括：冷却装置以及支撑装置；其中所述冷却装置包括至少一个导入模块和至少一个处理模块；所述导入模块和处理模块的材质均为冰；所述导入模块内设有导入通道；所述处理模块内设有处理通道；所述导入通道与所述喷管相对；所述支撑装置与所述冷却装置连接，用于支撑所述冷却装置。

【技术特征摘要】
1.一种发动机燃气射流尾焰的处理系统，用于处理发动机喷射的燃气射流尾焰，所述发动机包括用于燃气膨胀提速的喷管，其特征在于，所述发动机燃气射流尾焰的处理系统包括：冷却装置以及支撑装置；其中所述冷却装置包括至少一个导入模块和至少一个处理模块；所述导入模块和处理模块的材质均为冰；所述导入模块内设有导入通道；所述处理模块内设有处理通道；所述导入通道与所述喷管相对；所述支撑装置与所述冷却装置连接，用于支撑所述冷却装置。2.根据权利要求1所述的发动机燃气射流尾焰的处理系统，其特征在于，所述导入模块和处理模块内可以添加碱性物质。3.根据权利要求1所述的发动机燃气射流尾焰的处理系统，其特征在于，所述导入模块内设有一个导入通道，所述导入通道包括第一进气口和第一出气口，所述第一进气口和所述喷管相对；所述处理模块内设有单个或者多个处理通道，每个处理通道包括第二进气口和第二出气口，每个第二进气口与所述第一出气口相对。4.根据权利要求3所述的发动机燃气射流尾焰的处理系统，其特征在于，所述处理模块端面上设有分流结构；其中所述分流结构包括多个分流隔栏和冰锥；所述分流隔栏设置于圆周方向上相邻的所述处理通道之间；所述冰锥为所述处理通道围绕所述处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：王世琥，张平，吴德强，霍东兴，南宝江，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：新型
国别省市：陕西,61