一种超音速发动机尾喷管排气模拟试验的排气装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种超音速发动机尾喷管排气模拟试验的排气装置，包括尾室，引射器和二级引射器；尾室包括固定大尾室和可更换小尾室，固定大尾室包括尾室收敛段，尾室等直段和尾室扩张段，可更换小尾室包括小尾室法兰和小尾室筒体，小尾室筒体设置在尾室收敛段内，固定大尾室设有循环冷却水装置和冷却水喷水装置；引射器包括低压室，过渡段，掺混收敛段，掺混等直段，掺混扩张段，低压室内固定连接有圆环分流导流装置，引射气流输送管道，引射气流收敛段，引射气流扩张段，所述低压室出口与所述引射气流扩张段的出口截面在同一竖直面。本实用新型专利技术的排气装置可以满足不同超音速发动机在地面模拟高空飞行状态的试验要求。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种排气装置，尤其是一种超音速发动机尾喷管排气模拟试验的排气装置。
技术介绍
当在地面模拟超音速发动机高空飞行状态时，通常先将发动机安装在高空模拟舱内，使用抽气设备对高空舱进行抽气使得高空模拟舱内的压力与发动机高空飞行时所处高度的环境压力相同，再进行发动机点火，进行高空飞行模拟试验，在试验过程中要始终保持高空模拟舱内的压力与发动机高空飞行时所处高度的环境压力相同，这就需要即时将超音速发动机排出的气体排出高空模拟舱，现有技术中，通常采用引射器或真空罐进行抽气，而高空模拟舱外的压力通常为0.11MPa，而超音速发动机飞行高度的环境压力则仅为大气压力的0.1倍，甚至0.01倍，排气系统的增压比要达到10到100，对应的排气系统进口的流量每秒则高达十几千克甚至上百千克，这样大的增压比和被引射流量，仅靠引射器的增压，必须三到四级串联，如果采用真空罐，则真空罐的体积要高达上万立方米，由此可见，无论单独采用引射器或真空罐作为抽气设备，均需要庞大的结构，不仅效率低下，费用也十分昂贵；其次，发动机试车台通常需对多种发动机进行高空飞行模拟，而不同的发动机，发动机的尺寸、发动机尾喷管尺寸、发动机出口流量均不同，使用一套抽气设备，无法满足多种发动机的试验要求；现有技术中，通常采用引射器进行抽气，引射器是用较高压引射气流引射低压(或无压)的被引射气流，完成引射气流抽吸被引射气流进行掺混喷射或输送的装置，由于引射器无运动零件，使用可靠，广泛用于发动机试车台排气系统；而对于提供引射气流的引射部以及掺混引射的掺混部的几何、位置关系是决定引射器性能的关键因素，而现有技术中对于发动机试车台排气系统的引射器，并未形成成熟、合理的引射部和掺混部相互之间的几何、位置关系，导致引射器的引射性能低下，降低了试验的效率，同时增加了试验成本；此外，高空飞行的发动机所排出的气体为高温气体，其温度通常在350℃以上，当发动机排出的高温气体在金属管道内部流动时，由于金属热胀冷缩的属性，管道会发生轴向膨胀，当高温介质流动过后，随着金属管道恢复常温，金属管道会缩短为原有长度，现有管道支架无法吸收金属管道由于热胀冷缩而引起的轴向长度变化，进而导致管道支架变形甚至断裂，同时管道与高空模拟舱固定连接处也会发生变形甚至断裂。
技术实现思路
本技术的目的是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供了一种超音速发动机尾喷管排气模拟试验的排气装置以满足不同超音速发动机在地面模拟高空飞行状态的试验要求。本技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种超音速发动机尾喷管排气模拟试验的排气装置，按照发动机尾喷管出口排气流动方向，所述排气装置包括同轴依次固定连接的尾室，引射器和二级引射器；所述尾室包括固定大尾室和可更换小尾室，按照发动机尾喷管出口排气流动方向，所述固定大尾室包括同轴依次通过法兰固定连接的尾室收敛段，尾室等直段和尾室扩张段，所述可更换小尾室包括同轴固定连接的小尾室法兰和小尾室筒体，所述小尾室筒体与所述尾室收敛段同轴的设置在所述尾室收敛段内，所述小尾室法兰和所述尾室收敛段入口的法兰连接；所述固定大尾室与设置在高空模拟舱内的尾室支架固定连接，所述尾室等直段出口法兰与膨胀波纹管一端的法兰连接，所述膨胀波纹管的另一端与高空模拟舱固定连接；所述尾室收敛段、尾室等直段、尾室扩张段和可更换小尾室均为中空回转体；具有发动机尾喷管的发动机和所述尾室收敛段设置在高空模拟舱内，所述发动机为超音速发动机；所述尾室收敛段，尾室等直段和尾室扩张段均设有循环冷却水装置和冷却水喷水装置；按照被引射气流的流动方向，所述引射器包括依次同轴固定连接的低压室，过渡段，掺混收敛段，掺混等直段，掺混扩张段，所述低压室包括低压室壳体和与低压室壳体两端固定连接的法兰，所述低压室内按照被引射气流的流动方向依次同轴固定连接有圆环分流导流装置，引射气流输送管道，引射气流收敛段，引射气流扩张段，所述圆环分流导流装置入口与引射气流进气总管固定连接，出口与引射气流输送管道的入口固定连接，所述低压室壳体，过渡段，掺混收敛段，掺混等直段，掺混扩张段，引射气流输送管道，引射气流收敛段，引射气流扩张段均为中空回转体，所述引射气流输送管道的中心线与所述低压室壳体的中心线重合，所述低压室出口与所述引射气流扩张段的出口截面在同一竖直面，所述低压室与引射器固定支架连接，所述掺混等直段与引射器活动支架连接；所述尾室扩张段的出口与低压室的入口固定连接；按照被引射气流的流动方向，所述二级引射器包括依次同轴固定连接的二级引射器低压室，二级引射器过渡段，二级引射器掺混收敛段，二级引射器掺混等直段，二级引射器掺混扩张段；所述二级引射器低压室，二级引射器掺混等直段，二级引射器掺混扩张段与固定连接有引射器活动支架，所述二级引射器掺混扩张段设置在高空模拟舱外。进一步的，所述圆环分流导流装置一端固定连接有导流锥，所述导流锥的中心线与所述圆环分流导流装置的中心线重合，所述导流锥的顶点在所述低压室入口截面上。进一步的，所述尾室收敛段包括尾室收敛段循环水进水环，尾室收敛段循环水排水环，尾室收敛段循环水环，尾室收敛段喷水环，尾室收敛段内筒，尾室收敛段外筒；所述尾室收敛段内筒和尾室收敛段外筒之间通过轴向设置的尾室收敛段钢筋固定连接，所述尾室收敛段循环水进水环一端与尾室收敛段出口的法兰固定连接，另一端与尾室收敛段外筒固定连接，所述尾室收敛段循环水排水环一端与尾室收敛段进口的法兰固定连接，另一端与尾室收敛段外筒固定连接，所述尾室收敛段循环水进水环和尾室收敛段循环水排水环之间设置有尾室收敛段循环水环和尾室收敛段喷水环，所述尾室收敛段循环水环和尾室收敛段喷水环在轴向上依次交替设置，所述尾室收敛段喷水环内设置有喷嘴，所述喷嘴依次穿过尾室收敛段外筒和所述尾室收敛段内筒，所述尾室收敛段循环水进水环和尾室收敛段循环水排水环所在的圆周上，尾室收敛段外筒分别设置有循环水进水孔和循环水排水孔，循环水通过所述循环水进水孔进入所述尾室收敛段内筒和尾室收敛段外筒之间的夹层并通过夹层在尾室收敛段循环水环流动后进入尾室收敛段循环水排水环并通过所述循环水排水孔排出；所述尾室收敛段循环水进水环，尾室收敛段循环水排水环上设置有循环水管接头，所述尾室收敛段喷水环上设置有冷却喷水管接头。所述尾室等直段包括尾室等直段循环水进水环，尾室等直段循环水排水环，尾室等直段循环水环，尾室等直段喷水环，尾室等直段内筒，尾室等直段外筒；所述尾室等直段内筒和尾室等直段外筒之间通过轴向设置的尾室等直段钢筋固定连接，所述尾室等直段循环水进水环一端与尾室等直段进口的法兰固定连接，另一端与尾室等直段外筒固定连接，所述尾室等直段循环水排水环一端与尾室等直段出口的法兰固定连接，另一端与尾室等直段外筒固定连接，所述尾室等直段循环水进水环和尾室等直段循环水排水环之间设置有尾室等直段循环水环和尾室等直段喷水环，所述尾室等直段循环水环和尾室等直段喷水环在轴向上依次交替设置，所述尾室等直段喷水环内设置有喷嘴，所述喷嘴依次穿过尾室等直段外筒和所述尾室等直段内筒，所述尾室等直段循环水进水环和尾室等直段循环水排水环所在的圆周上，尾室等直段外筒分别设置有循环水进水孔和循环水排水孔，循环水通过所述循环水进水孔进入所述尾室等直段内筒和尾室等本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超音速发动机尾喷管排气模拟试验的排气装置，其特征在于，按照发动机尾喷管(3)出口排气流动方向，所述排气装置包括同轴依次固定连接的尾室，引射器(100)和二级引射器(200)，所述尾室包括固定大尾室和可更换小尾室(50)，按照发动机尾喷管(3)出口排气流动方向，所述固定大尾室包括同轴依次通过法兰固定连接的尾室收敛段(20)，尾室等直段(30)和尾室扩张段(40)，所述可更换小尾室(50)包括同轴固定连接的小尾室法兰(52)和小尾室筒体(51)，所述小尾室筒体(51)与所述尾室收敛段(20)同轴的设置在所述尾室收敛段(20)内，所述小尾室法兰(52)和所述尾室收敛段(20)入口的法兰连接；所述固定大尾室与设置在高空模拟舱(1)内的尾室支架(70)固定连接，所述尾室等直段(30)出口法兰与膨胀波纹管(4)一端的法兰连接，所述膨胀波纹管(4)的另一端与高空模拟舱(1)固定连接；所述尾室收敛段(20)、尾室等直段(30)、尾室扩张段(40)和可更换小尾室(50)均为中空回转体；具有发动机尾喷管(3)的发动机(2)和所述尾室收敛段(20)设置在高空模拟舱(1)内，所述发动机(2)为超音速发动机；所述尾室收敛段(20)，尾室等直段(30)和尾室扩张段(40)均设有循环冷却水装置和冷却水喷水装置；按照被引射气流的流动方向，所述引射器(100)包括依次同轴固定连接的低压室(110)，过渡段(120)，掺混收敛段(130)，掺混等直段(140)，掺混扩张段(150)，所述低压室(110)包括低压室壳体(112)和与低压室壳体(112)两端固定连接的法兰，所述低压室(110)内按照被引射气流的流动方向依次同轴固定连接有圆环分流导流装置(113)，引射气流输送管道(117)，引射气流收敛段(114)，引射气流扩张段(115)，所述圆环分流导流装置(113)入口与引射气流进气总管(111)固定连接，出口与引射气流输送管道(117)的入口固定连接，所述低压室壳体(112)，过渡段(120)，掺混收敛段(130)，掺混等直段(140)，掺混扩张段(150)，引射气流输送管道(117)，引射气流收敛段(114)，引射气流扩张段(115)均为中空回转体，所述引射气流输送管道(117)的中心线与所述低压室壳体(112)的中心线重合，所述低压室(110)出口截面与所述引射气流扩张段(115)的出口截面在同一竖直面，所述低压室(110)与引射器固定支架(160)连接，所述掺混等直段(140)与引射器活动支架(170)连接；所述尾室扩张段(40)的出口与低压室(110)的入口固定连接；按照被引射气流的流动方向，所述二级引射器(200)包括依次同轴固定连接的二级引射器低压室(210)，二级引射器过渡段(220)，二级引射器掺混收敛段(230)，二级引射器掺混等直段(240)，二级引射器掺混扩张段(250)；所述二级引射器低压室(210)，二级引射器掺混等直段(240)，二级引射器掺混扩张段(250)与固定连接有引射器活动支架(170),所述二级引射器掺混扩张段(250)设置在高空模拟舱(1)外。...

【技术特征摘要】
1.一种超音速发动机尾喷管排气模拟试验的排气装置，其特征在于，按照发动机尾喷管(3)出口排气流动方向，所述排气装置包括同轴依次固定连接的尾室，引射器(100)和二级引射器(200)，所述尾室包括固定大尾室和可更换小尾室(50)，按照发动机尾喷管(3)出口排气流动方向，所述固定大尾室包括同轴依次通过法兰固定连接的尾室收敛段(20)，尾室等直段(30)和尾室扩张段(40)，所述可更换小尾室(50)包括同轴固定连接的小尾室法兰(52)和小尾室筒体(51)，所述小尾室筒体(51)与所述尾室收敛段(20)同轴的设置在所述尾室收敛段(20)内，所述小尾室法兰(52)和所述尾室收敛段(20)入口的法兰连接；所述固定大尾室与设置在高空模拟舱(1)内的尾室支架(70)固定连接，所述尾室等直段(30)出口法兰与膨胀波纹管(4)一端的法兰连接，所述膨胀波纹管(4)的另一端与高空模拟舱(1)固定连接；所述尾室收敛段(20)、尾室等直段(30)、尾室扩张段(40)和可更换小尾室(50)均为中空回转体；具有发动机尾喷管(3)的发动机(2)和所述尾室收敛段(20)设置在高空模拟舱(1)内，所述发动机(2)为超音速发动机；所述尾室收敛段(20)，尾室等直段(30)和尾室扩张段(40)均设有循环冷却水装置和冷却水喷水装置；按照被引射气流的流动方向，所述引射器(100)包括依次同轴固定连接的低压室(110)，过渡段(120)，掺混收敛段(130)，掺混等直段(140)，掺混扩张段(150)，所述低压室(110)包括低压室壳体(112)和与低压室壳体(112)两端固定连接的法兰，所述低压室(110)内按照被引射气流的流动方向依次同轴固定连接有圆环分流导流装置(113)，引射气流输送管道(117)，引射气流收敛段(114)，引射气流扩张段(115)，所述圆环分流导流装置(113)入口与引射气流进气总管(111)固定连接，出口与引射气流输送管道(117)的入口固定连接，所述低压室壳体(112)，过渡段(120)，掺混收敛段(130)，掺混等直段(140)，掺混扩张段(150)，引射气流输送管道(117)，引射气流收敛段(114)，引射气流扩张段(115)均为中空回转体，所述引射气流输送管道(117)的中心线与所述低压室壳体(112)的中心线重合，所述低压室(110)出口截面与所述引射气流扩张段(115)的出口截面在同一竖直面，所述低压室(110)与引射器固定支架(160)连接，所述掺混等直段(140)与引射器活动支架(170)连接；所述尾室扩张段(40)的出口与低压室(110)的入口固定连接；按照被引射气流的流动方向，所述二级引射器(200)包括依次同轴固定连接的二级引射器低压室(210)，二级引射器过渡段(220)，二级引射器掺混收敛段(230)，二级引射器掺混等直段(240)，二级引射器掺混扩张段(250)；所述二级引射器低压室(210)，二级引射器掺混等直段(240)，二级引射器掺混扩张段(250)与固定连接有引射器活动支架(170),所述二级引射器掺混扩张段(250)设置在高空模拟舱(1)外。2.根据权利要求1所述的排气装置，其特征在于，所述圆环分流导流装置(113)一端固定连接有导流锥(116)，所述导流锥(116)的中心线与所述圆环分流导流装置(113)的中心线重合，所述导流锥(116)的顶点在所述低压室(110)入口截面上。3.根据权利要求1所述的排气装置，其特征在于，所述尾室收敛段(20)包括尾室收敛段循环水进水环(21)，尾室收敛段循环水排水环(22)，尾室收敛段循环水环(23)，尾室收敛段喷水环(24)，尾室收敛段内筒(25)，尾室收敛段外筒(26)；所述尾室收敛段内筒(25)和尾室收敛段外筒(26)之间通过轴向设置的尾室收敛段钢筋(27)固定连接，所述尾室收敛段循环水进水环(21)一端与尾室收敛段(20)出口的法兰固定连接，另一端与尾室收敛段外筒(26)固定连接，所述尾室收敛段循环水排水环(22)一端与尾室收敛段(20)进口的法兰固定连接，另一端与尾室收敛段外筒(26)固定连接，所述尾室收敛段循环水进水环(21)和尾室收敛段循环水排水环(22)之间设置有尾室收敛段循环水环(23)和尾室收敛段喷水环(24)，所述尾室收敛段循环水环(23)和尾室收敛段喷水环(24)在轴向上依次交替设置，所述尾室收敛段喷水环(24)内设置有喷嘴(60)，所述喷嘴(60)依次穿过尾室收敛段外筒(26)和所述尾室收敛段内筒(25)，所述尾室收敛段循环水进水环(21)和尾室收敛段循环水排水环(22)所在的圆周上，尾室收敛段外筒(26)分别设置有循环水进水孔和循环水排水孔，循环水通过所述循环水进水孔进入所述尾室收敛段内筒(25)和尾室收敛段外筒(26)之间的夹层并通过夹层在尾室收敛段循环水环(23)流动后进入尾室收敛段循环水排水环(22)并通过所述循环水排水孔排出；所述尾室收敛段循环水进水环(21)，尾室收敛段循环水排水环(22)上设置有循环水管接头(5)，所述尾室收敛段喷水环(24)上设置有冷却喷水管接头(6)；所述尾室等直段(30)包括尾室等直段循环水进水环(31)，尾室等直段循环水排水环(32)，尾室等直段循环水环(33)，尾室等直段喷水环(34)，尾室等直段内筒(35)，尾室等直段外筒(36)；所述尾室等直段内筒(35)和尾室等直段外筒(36)之间通过轴向设置的尾室等直段钢筋(37)固定连接，所述尾室等直段循环水进水环(31)一端与尾室等直段(30)进口的法兰固定连接，另一端与尾室等直段外筒(36)固定连接，所述尾室等直段循环水排水环(32)一端与尾室等直段(30)出口的法兰固定连接，另一端与尾室等直段外筒(36)固定连接，所述尾室等直段循环水进水环(31)和尾室等直段循环水排水环(32)之间设置有尾室等直段循环水环(33)和尾室等直段喷水环(34)，所述尾室等直段循环水环(33)和尾室等直段喷水环(34)在轴向上依次交替设置，所述尾室等直段喷水环(34)内设置有喷嘴(60)，所述喷嘴(60)依次穿过尾室等直段外筒(36)和所述尾室等直段内筒(35)，所述尾室等直段循环水进水环(31)和尾室等直段循环水排水环(32)所在的圆周上，尾室等直段外筒(36)分别设置有循环水进水孔和循环水排水孔，循环水通过所述循环水进水孔进入所述尾室等直段内筒(35)和尾室等直段外筒(36)之间的夹层并通过夹层在尾室等直段循环水环(33)流动后进入尾室等直段循环水排水环(32)并通过所述循环水排水孔排出；所述尾室等直段循环水进水环(31)，尾室等直段循环水排水环(32)上设置有循环水管接头(5)，所述尾室等直段喷水环(34)上设置有冷却喷水管接头(6)；所述尾室扩张段(40)包括尾室扩张段循环水进水环(41)，尾室扩张段循环水排水环(42)，尾室扩张段循环水环(43)，尾室扩张段喷水环(44)，尾室扩张段内筒(45)，尾室扩张段外筒(46)；所述尾室扩张段内筒(45)和尾室扩张段外筒(46)之间通过轴向设置的尾室扩张段钢筋(47)固定连接，所述尾室扩张段循环水进水环(41)一端与尾室扩张段(40)进口的法兰固定连接，另一端与尾室扩张段外筒(46)固定连接，所述尾室扩张段循环水排水环(42)一端与尾室扩张段(40)出口的法兰固定连接，另一端与尾室扩张段外筒(46)固定连接，所述尾室扩张段循环水进水环(41)和尾室扩张段循环水排水环(42)之间设置有尾室扩张段循环水环(43)和尾室扩张段喷水环(44)，所述尾室扩张段循环水环(43)和尾室扩张段喷水环(44)在轴向上依次交替设置，所述尾室扩张段喷水环(44)内设置有喷嘴(60)，所述喷嘴(60)依次穿过尾室扩张段外筒(46)和所述尾室扩张段内筒(45)，所述尾室扩张段循环水进水环(41)和尾室扩张段循环水排水环(42)所在的圆周上，尾室扩张段外筒(46)分别设置有循环水进水孔和循环水排水孔，循环水通过所述循环水进水孔进入所述尾室扩张段内筒(45)和尾室扩张段外筒(46)之间的夹层并通过夹层在尾室扩张段循环水环(43)流动后进入尾室扩张段循环水排水环(42)并通过所述循环水排水孔排出；所述尾室扩张段循环水进水环(41)，尾室扩张段循环水排水环(42)上设置有循环水管接头(5)，所述尾室扩张段喷水环(44)上设置有冷却喷水管接头(6)。4.根据权利要求1所述的排气装置，其特征在于，所述尾室支架(70)包括尾室支架固定架(71)，尾室支架托架(72)，尾室支架导向座(73)，尾室支架底板(76)，尾室支架上滚轮导向板(77)，尾室支架下滚轮导向板(78)，尾室支架滚轮组件(79)，尾室支架固定支架(80)；所述尾室支架固定架(71)与所述尾室支架托架(72)固定连接，所述尾室支架固定架(71)设置有与所述尾室等直段(30)入口的法兰孔相对应的通孔；所述固定连接的尾室支架固定架(71)和尾室支架托架(72)下端与尾室支架底板(76)固定连接，所述尾室支架底板(76)上表面固定设置有尾室支架导向座(73)，所述尾室支架导向座(73)为2个，每个所述尾室支架导向座(73)上设置有销孔(74)，定位销(75)分别穿过2个所述尾室支架导向座(73)上的销孔(74)将2个所述尾室支架导向座(73)连接；所述尾室支架底板(76)下表面设置有尾室支架上滚轮导向板(77)，所述尾室支架固定支架(80)下部固定设置在高空模拟舱(1)内，所述尾室支架固定支架(80)上表面与所述尾室支架下滚轮导向板(78)下表面固定连接；所述尾室支架滚轮组件(79)设置在所述尾室支架上滚轮导向板(77)和所述尾室支架下滚轮导向板(78)之间，所述尾室支架滚轮组件(79)包括尾室支架滚轮(81)和尾室支架框架(82)，所述尾室支架滚轮(81)设置在尾室支架框架(82)内，所述固定连接的尾室支架固定架(71)和尾室支架托架(72)与所述尾室支架底板(76)之间设置有尾室支架加强筋(83)；所述引射器活动支架(170)包括引射器活动支架上支架...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵聚均，周培好，王文彬，孙建，
申请(专利权)人：北京航天三发高科技有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11