一种连续、快速、大范围线性调节温度的高温燃气发生装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种连续、快速、大范围线性调节温度的空气/煤油高温燃气发生装置，该装置主要由空气辅助雾化航空煤油雾化器、一级空气燃烧室、二级空气燃烧/掺混火焰筒、高能电火花塞点火器等组成，采用一种新型的双级雾化、双级燃烧/掺混的工作方式。工作时固定辅助雾化空气流量，辅助空气与航空煤油在雾化器混合喷出，一级空气通过一级燃烧室与雾化的航空煤油进行二次雾化、混合和燃烧；二级空气根据航空煤油流量的大小起到降温或二次燃烧的作用。此双级雾化、双级燃烧/掺混技术不仅实现燃气流温度从700K到2100K的温度大范围调节，而且仅通过调节航空煤油的流量，实现燃气流温度的快速、连续线性调节。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种连续、快速、大范围线性调节温度的空气/煤油高温燃气发生装置和方法，属于高温热结构试验

技术介绍
利用航空煤油燃烧产生的高温燃气对流加热方式具有功率大、温度高、试验模型尺度不受限制、工作时间长、瞬态变化快等优势，是用于高超声速飞行器材料考核或大部件热防护结构、热响应研究试验的新型气动热模拟试验设备。飞行器热防护结构内部热应力是由其温度分布梯度决定的，体现了外表面气动加热量累积效应，与气动加热量随时间的瞬态变化过程直接相关。内部热应力试验要求燃气流温度能随时间连续、快速、线性变化。例如，某飞行器快速爬升和加速阶段，其外表面气动热往往呈现线性快速增加形态，导致内部大的温度梯度和严酷的热应力。内部热应力热模拟试验的技术指标为：1)燃气流温度变化范围700K～2100K，最高温度接近煤油/空气燃烧理论当量温度；2)在给定时间内连续地、按一定线性关系调节；3)工作介质为空气和航空煤油以模拟真实气体成分。对于连续、快速、大范围线性调节温度的空气/煤油高温燃气发生装置，涉及到的关键技术主要有：1)燃气温度大范围变化，最高温度接近煤油/空气燃烧的理论当量温度，变化过程中需本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种连续、快速、大范围线性调节温度的煤油/空气高温燃气发生装置，其特征在于包括：一级燃烧室(101)，二级燃烧/掺混室(102)，一级辅助雾化空气阀门(103)，二级雾化空气阀门(104)，二级燃烧/掺混空气阀门(105)，单级燃油控制阀门(106)，内预混合雾化喷嘴(7)，二级雾化空气旋流器(8)其中，总来流空气分成三个部分，即：1)总来流空气的第一部分为辅助雾化空气，为固定小流量，经过一级辅助雾化空气阀门(103)进入内预混合雾化喷嘴，对由单级燃油控制阀门(106)进入的燃油进行一次雾化；2)总来流空气的第二部分作为一级空气，约占总空气流量的50％，，经过二级雾化空气阀门(104)进入一级...

【技术特征摘要】
1.一种连续、快速、大范围线性调节温度的煤油/空气高温燃气发生装置，其特征在于包括：一级燃烧室(101)，二级燃烧/掺混室(102)，一级辅助雾化空气阀门(103)，二级雾化空气阀门(104)，二级燃烧/掺混空气阀门(105)，单级燃油控制阀门(106)，内预混合雾化喷嘴(7)，二级雾化空气旋流器(8)其中，总来流空气分成三个部分，即：1)总来流空气的第一部分为辅助雾化空气，为固定小流量，经过一级辅助雾化空气阀门(103)进入内预混合雾化喷嘴，对由单级燃油控制阀门(106)进入的燃油进行一次雾化；2)总来流空气的第二部分作为一级空气，约占总空气流量的50％，，经过二级雾化空气阀门(104)进入一级燃烧室(101)，其中，小部分的一次空气经过二级雾化空气旋流器(8)旋转后作为二次雾化空气，大部分的一次空气与经单级燃油喷注器喷入的燃油在一级燃烧室(101)内燃烧并随后进入二级燃烧/掺混室(102)；3)总来流空气的第三部分的空气经过二级燃烧/掺混空气阀门(105)进入二级燃烧/掺混室(102)。2.根据权利要求1所述煤油/空气高温燃气发生装置，其特征在于：当一级燃烧室(101)为欠油气比或最佳油气比燃烧时，经过内预混合雾化喷嘴所喷注的燃油在一级燃烧室(101)完全燃烧，其排气进入二级燃烧/掺混室(102)，经二级燃烧/掺混空气阀门(105)进入的空气流将只发生相互掺混过程，燃气流温度降低，二级燃烧/掺混室(102)出口的燃气流温度比一级燃烧室(101)出口的气流温度低，当一级燃烧室(101)为富油气比燃烧时，其产生的燃气流中含有未燃尽的燃油，未燃尽的燃油将与经二级燃烧/掺混空气阀门(105)进入的空气在二级燃烧/掺混室(102)中进行二次燃烧，二级燃烧/掺混室(102)出口处的气流温度比一级燃烧室(101)出口处的气流温度高，从而达到二次燃烧升温的目的。3.根据权利要求2所述煤油/空气高温燃气发生装置，其特征在于：内预混合雾化喷嘴(7)的外径处安装二级雾化空气旋流器(8)，实现燃油的双级雾化。4.根据权利要求1－3之一所述煤油/空气高温燃气发生装置，其特征在于进一步包括多孔均流板(1)、一次雾化空气进气嘴(2)、煤油接嘴(3)、空气均流室(4)、煤油管(5)、一次雾化空气进气管(6)、、火焰稳定器(9)、集液腔(10)、一次燃烧空气均流锥(11)、点火器安装通道(12)、火焰筒(13)、内壁(14)、外壁(15)、水冷法兰(16)、一级空气进气接嘴(17)和二级空气接嘴(18)，其中：煤油管(5)的一端与煤油接嘴(3)连接，煤油管(5)的另一端连接内预混合雾化喷嘴(7)，一次雾化空气进气管(6)的一端与一次雾化空气进气嘴(2)连接，一次雾化空气进气管(6)的另一端为收缩小孔并连接内预混合雾化喷嘴(7)，一次雾化空气进气管(6)套在煤油管(5)的外围，二级雾化空气旋流器(8)的出口端连接环状的火焰稳定器(9)，火焰稳定器(9)上套有一次燃烧空气均流锥(11)。5.根据权利要求4所述煤油/空气高温燃气发生装置，其特征在于：一次燃烧空气均流锥(11)为均匀布满三排、每排16个小孔的喇叭状套筒结构，所述喇叭状套筒结构的喇叭口的一端固定在空气均流室(4)与火焰筒(13)的连接处。6.基于一种连续、快速、大范围线性调节温度的煤油/空气高温燃气...

【专利技术属性】
技术研发人员：董素君，江泓升，封正纲，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11