一种超音速发动机试车台的使用方法技术

一种超音速发动机试车台的使用方法，包括如下步骤：S100)、模拟仓压力调节；S200)、发动机进气总压和含氧量调节；S300)、发动机进气总温调节；S400)、发动机进气总压调节；S500)、发动机点火；S600)、第N模拟状态点的模拟试验；S700)、重复步骤S600直至所有模拟状态点试验完毕后，发动机熄火，关闭发动机燃油供给流量调节阀，氧供给流量调节阀，发动机进气供给压力调节阀和酒精供给流量调节阀后，关闭引射器主动气流供给压力调节阀。本发明专利技术的超音速发动机试车台的使用方法，实现了超音速发动机的地面模拟试验，调节速度快，节省了试车台发动机进气模拟和飞行高度环境压力模拟的调节时间，降低了试验成本，避免了能源浪费。

【技术实现步骤摘要】
一种超音速发动机试车台的使用方法
本专利技术涉及试验测量
，尤其是一种超音速发动机试车台的使用方法。
技术介绍
航空发动机在进行试飞前，需在地面做高空模拟试验，发动机试验时，要求一组参数，包括进气总压，进气空气流量，进气氧含量，进气总温，发动机供油油量，空气环境压力，称之为状态点，同时达到设定值及稳定后，记录其性能及参数或考核其性能。随着发动机的日趋成熟，超音速发动机的应用日趋广泛，在此基础上，用于飞机尤其是无人机的超音速发动机以及发动机地面试验时，发动机进气系统需要模拟超音速发动机的超音速进气状态，现有发动机试车台技术，对于超音速发动机进气模拟尚无成熟技术，同时对于模拟状态何时达到稳定状态也无准确的理论判定方法，导致试验模拟效果差，试验周期长，成本高，资源浪费情况严重。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种超音速发动机试车台的使用方法。本专利技术的技术解决方案是：一种超音速发动机试车台的使用方法，所述发动机试车台包括供给源，温度模拟单元，模拟舱，超音速喷管和排气引射器；供给源包括燃油供给源，氧气供给源，发动机进气供给源，酒精供给源和引射器主动气流供给源；温度模拟单元包括管体和壳体，管体位于壳体内部，管体内为第一介质通道，管体的外壁与壳体的内壁之间的空间形成第二介质通道；被试发动机位于模拟舱内；超音速喷管包括依次同轴固定连接的入口等直段，亚音速收敛段，初始超音速膨胀段和超音速膨胀段；入口等直段，亚音速收敛段，初始超音速膨胀段和超音速膨胀段均为中空回转体，入口等直段，亚音速收敛段，初始超音速膨胀段和超音速膨胀段的回转轴相同；亚音速收敛段的内部流道为连续收缩的圆弧的轴回转曲面，初始超音速膨胀段的内部流道为连续扩张的圆弧的轴回转曲面，超音速膨胀段的内部流道为圆台面；亚音速收敛段内部流道连续收缩圆弧的半径与初始超音速膨胀段内部流道连续扩张圆弧的半径相同，亚音速收敛段和初始超音速膨胀段的内部流道连接截面为喉道的截面；超音速膨胀段的内部流道圆台的母线与初始超音速膨胀段内部流道连续扩张圆弧的尾端相切；燃油供给源通过管路与被试发动机连通，氧气供给源和发动机进气供给源分别通过管路与第二介质通道的入口连通，第二介质通道的出口通过管路与超音速喷管的入口等直段的入口连通，超音速喷管的超音速膨胀段通过管路被试发动机的进气口连通，酒精供给源经过点火器后通过管路与第一介质通道的入口连通，第一介质通道的出口与外界连通，引射器主动气流供给源通过管路与排气引射器连通，排气引射器穿过模拟舱靠近被试发动机的排气管；连通燃油供给源与被试发动机的管路上设置有发动机燃油供给流量调节阀，连通氧气供给源与第二介质通道的入口的管路上设置有氧供给流量调节阀，连通发动机进气供给源与第二介质通道的入口的管路上设置有发动机进气供给压力调节阀，连通酒精供给源与第一介质通道的入口的管路上设置有酒精供给流量调节阀，连通引射器主动气流供给源与排气引射器的管路上设置有引射器主动气流供给压力调节阀；所述发动机试车台的使用方法，包括如下步骤：S100)、模拟仓压力调节根据第一模拟状态点的发动机飞行高度的环境压力调节引射器主动气流供给压力调节阀，使模拟舱内的压力与第一模拟状态点的发动机飞行高度的环境压力相同；S200)、发动机进气总压和含氧量调节根据第一模拟状态点的进气总压和氧含量调节发动机进气供给压力调节阀和氧供给流量调节阀，使经过超音速喷管的超音速膨胀段出口的第二介质的总压和氧含量与第一模拟状态点发动机的进气总压和氧含量相同；S300)、发动机进气总温调节根据第一模拟状态点的进气总温调节酒精供给流量调节阀并启动点火器，点燃酒精使酒精燃烧，燃烧的酒精在第一介质通道与第二介质通道的第二介质换热，使经过超音速喷管的超音速膨胀段出口的第二介质的总温与第一模拟状态点发动机的进气总温相同；S400)、发动机进气总压调节根据第一模拟状态点的进气总压调节发动机进气供给压力调节阀，使经过超音速喷管的超音速膨胀段出口的第二介质的总压与第一模拟状态点发动机的进气总压相同；S500)、发动机点火根据发动机第一模拟状态点的燃油需求量调节发动机燃油供给流量调节阀，使燃油供给源供给的燃油与发动机第一模拟状态点的燃油需求量相同，发动机点火，进行第一模拟状态点的模拟试验至该状态点模拟试验结束；S600)、第N模拟状态点的模拟试验分别调节引射器主动气流供给压力调节阀，调节氧供给流量调节阀，发动机进气供给压力调节阀，酒精供给流量调节阀和发动机燃油供给流量调节阀，使模拟舱内的压力与第N模拟状态点的发动机飞行高度的环境压力相同，超音速喷管的超音速膨胀段出口的第二介质的总压、总温和氧含量与第N模拟状态点发动机的进气总压、总温和氧含量相同，燃油供给源供给的燃油与第N模拟状态点发动机的燃油需求相同；其中，N≥2；开始发动机第N状态点模拟试验至该状态点模拟试验结束；S700)、重复步骤S600直至所有模拟状态点试验完毕后，发动机熄火，关闭发动机燃油供给流量调节阀，氧供给流量调节阀，发动机进气供给压力调节阀和酒精供给流量调节阀后，关闭引射器主动气流供给压力调节阀。进一步的，所述发动机试车台包括发动机燃油供给截止阀，氧供给截止阀和酒精供给截止阀，发动机试车台的使用过程中，开启发动机燃油供给流量调节阀前开启发动机燃油供给截止阀，开启氧供给流量调节阀前开启氧供给截止阀，开启酒精供给流量调节阀前开启酒精供给截止阀；关闭发动机燃油供给流量调节阀后关闭发动机燃油供给截止阀，关闭氧供给流量调节阀后关闭氧供给截止阀，关闭酒精供给流量调节阀后关闭酒精供给截止阀。进一步的，喷管的亚音速收敛段内部流道连续收缩圆弧的半径至少为喉道直径的4倍；喷管的超音速膨胀段的内部流道圆台面的母线与超音速膨胀段的回转轴的角度大于等于6°，小于等于8°。进一步的，步骤S300中，根据第一模拟状态点的进气总温调节酒精供给流量调节阀并启动点火器，点燃酒精使酒精燃烧，燃烧的酒精在第一介质通道与第二介质通道的第二介质换热，使经过超音速喷管的超音速膨胀段出口的第二介质的总温与第一模拟状态点发动机的进气总温相同；包括如下步骤：S310)、按照温度模拟单元所能承受的最高工况值调节酒精供给流量调节阀，启动点火器，点燃酒精使酒精燃烧，燃烧的酒精在第一介质通道与第二介质通道的第二介质换热；S320)、保持步骤S310的状态至温度模拟单元进入稳定工作状态；S330)、根据第一模拟状态点中，第二介质通道出口的第二介质总温，第二介质通道内第二介质的质量，第二介质的定压比热，管体内壁对流换热系数，整个管体的内壁面积，第一介质通道内第一介质的质量，第一介质的定压比热，管体外壁对流换热系数，整个管体的外壁面积和第二介质通道入口的第二介质总温，确定第一介质的供给温度；S340)、调节酒精供给流量调节阀，将第一介质通道内的第一介质状态由以温度模拟单元所能承受的最高工况值供给调节至按照第一模拟试验状态点的预定值供给；S350)、保持第一介质通道内的第一介质按照实验第一模拟试验状态点的预定值供给状态至温度模拟单元进入稳定工作状态，此时，经过超音速喷管的超音速膨胀段出口的第二介质的总温与第一模拟状态点发动机的进气总温相同。进一步的，步骤S600中，分别调节引射器主动气本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超音速发动机试车台的使用方法，其特征在于，所述发动机试车台包括供给源，温度模拟单元，模拟舱，超音速喷管和排气引射器；供给源包括燃油供给源，氧气供给源，发动机进气供给源，酒精供给源和引射器主动气流供给源；温度模拟单元包括管体和壳体，管体位于壳体内部，管体内为第一介质通道，管体的外壁与壳体的内壁之间的空间形成第二介质通道；被试发动机位于模拟舱内；超音速喷管包括依次同轴固定连接的入口等直段，亚音速收敛段，初始超音速膨胀段和超音速膨胀段；入口等直段，亚音速收敛段，初始超音速膨胀段和超音速膨胀段均为中空回转体，入口等直段，亚音速收敛段，初始超音速膨胀段和超音速膨胀段的回转轴相同；亚音速收敛段的内部流道为连续收缩的圆弧的轴回转曲面，初始超音速膨胀段的内部流道为连续扩张的圆弧的轴回转曲面，超音速膨胀段的内部流道为圆台面；亚音速收敛段内部流道连续收缩圆弧的半径与初始超音速膨胀段内部流道连续扩张圆弧的半径相同，亚音速收敛段和初始超音速膨胀段的内部流道连接截面为喉道的截面；超音速膨胀段的内部流道圆台的母线与初始超音速膨胀段内部流道连续扩张圆弧的尾端相切；燃油供给源通过管路与被试发动机连通，氧气供给源和发动机进气供给源分别通过管路与第二介质通道的入口连通，第二介质通道的出口通过管路与超音速喷管的入口等直段的入口连通，超音速喷管的超音速膨胀段通过管路被试发动机的进气口连通，酒精供给源经过点火器后通过管路与第一介质通道的入口连通，第一介质通道的出口与外界连通，引射器主动气流供给源通过管路与排气引射器连通，排气引射器穿过模拟舱靠近被试发动机的排气管；连通燃油供给源与被试发动机的管路上设置有发动机燃油供给流量调节阀，连通氧气供给源与第二介质通道的入口的管路上设置有氧供给流量调节阀，连通发动机进气供给源与第二介质通道的入口的管路上设置有发动机进气供给压力调节阀，连通酒精供给源与第一介质通道的入口的管路上设置有酒精供给流量调节阀，连通引射器主动气流供给源与排气引射器的管路上设置有引射器主动气流供给压力调节阀；所述发动机试车台的使用方法，包括如下步骤：S100)、模拟仓压力调节根据第一模拟状态点的发动机飞行高度的环境压力调节引射器主动气流供给压力调节阀，使模拟舱内的压力与第一模拟状态点的发动机飞行高度的环境压力相同；S200)、发动机进气总压和含氧量调节根据第一模拟状态点的进气总压和氧含量调节发动机进气供给压力调节阀和氧供给流量调节阀，使经过超音速喷管的超音速膨胀段出口的第二介质的总压和氧含量与第一模拟状态点发动机的进气总压和氧含量相同；S300)、发动机进气总温调节根据第一模拟状态点的进气总温调节酒精供给流量调节阀并启动点火器，点燃酒精使酒精燃烧，燃烧的酒精在第一介质通道与第二介质通道的第二介质换热，使经过超音速喷管的超音速膨胀段出口的第二介质的总温与第一模拟状态点发动机的进气总温相同；S400)、发动机进气总压调节根据第一模拟状态点的进气总压调节发动机进气供给压力调节阀，使经过超音速喷管的超音速膨胀段出口的第二介质的总压与第一模拟状态点发动机的进气总压相同；S500)、发动机点火根据发动机第一模拟状态点的燃油需求量调节发动机燃油供给流量调节阀，使燃油供给源供给的燃油与发动机第一模拟状态点的燃油需求量相同，发动机点火，进行第一模拟状态点的模拟试验至该状态点模拟试验结束；S600)、第N模拟状态点的模拟试验分别调节引射器主动气流供给压力调节阀，调节氧供给流量调节阀，发动机进气供给压力调节阀，酒精供给流量调节阀和发动机燃油供给流量调节阀，使模拟舱内的压力与第N模拟状态点的发动机飞行高度的环境压力相同，超音速喷管的超音速膨胀段出口的第二介质的总压、总温和氧含量与第N模拟状态点发动机的进气总压、总温和氧含量相同，燃油供给源供给的燃油与第N模拟状态点发动机的燃油需求相同；其中，N≥2；开始发动机第N状态点模拟试验至该状态点模拟试验结束；S700)、重复步骤S600直至所有模拟状态点试验完毕后，发动机熄火，关闭发动机燃油供给流量调节阀，氧供给流量调节阀，发动机进气供给压力调节阀和酒精供给流量调节阀后，关闭引射器主动气流供给压力调节阀。...

【技术特征摘要】
1.一种超音速发动机试车台的使用方法，其特征在于，所述发动机试车台包括供给源，温度模拟单元，模拟舱，超音速喷管和排气引射器；供给源包括燃油供给源，氧气供给源，发动机进气供给源，酒精供给源和引射器主动气流供给源；温度模拟单元包括管体和壳体，管体位于壳体内部，管体内为第一介质通道，管体的外壁与壳体的内壁之间的空间形成第二介质通道；被试发动机位于模拟舱内；超音速喷管包括依次同轴固定连接的入口等直段，亚音速收敛段，初始超音速膨胀段和超音速膨胀段；入口等直段，亚音速收敛段，初始超音速膨胀段和超音速膨胀段均为中空回转体，入口等直段，亚音速收敛段，初始超音速膨胀段和超音速膨胀段的回转轴相同；亚音速收敛段的内部流道为连续收缩的圆弧的轴回转曲面，初始超音速膨胀段的内部流道为连续扩张的圆弧的轴回转曲面，超音速膨胀段的内部流道为圆台面；亚音速收敛段内部流道连续收缩圆弧的半径与初始超音速膨胀段内部流道连续扩张圆弧的半径相同，亚音速收敛段和初始超音速膨胀段的内部流道连接截面为喉道的截面；超音速膨胀段的内部流道圆台的母线与初始超音速膨胀段内部流道连续扩张圆弧的尾端相切；燃油供给源通过管路与被试发动机连通，氧气供给源和发动机进气供给源分别通过管路与第二介质通道的入口连通，第二介质通道的出口通过管路与超音速喷管的入口等直段的入口连通，超音速喷管的超音速膨胀段通过管路被试发动机的进气口连通，酒精供给源经过点火器后通过管路与第一介质通道的入口连通，第一介质通道的出口与外界连通，引射器主动气流供给源通过管路与排气引射器连通，排气引射器穿过模拟舱靠近被试发动机的排气管；连通燃油供给源与被试发动机的管路上设置有发动机燃油供给流量调节阀，连通氧气供给源与第二介质通道的入口的管路上设置有氧供给流量调节阀，连通发动机进气供给源与第二介质通道的入口的管路上设置有发动机进气供给压力调节阀，连通酒精供给源与第一介质通道的入口的管路上设置有酒精供给流量调节阀，连通引射器主动气流供给源与排气引射器的管路上设置有引射器主动气流供给压力调节阀；所述发动机试车台的使用方法，包括如下步骤：S100)、模拟仓压力调节根据第一模拟状态点的发动机飞行高度的环境压力调节引射器主动气流供给压力调节阀，使模拟舱内的压力与第一模拟状态点的发动机飞行高度的环境压力相同；S200)、发动机进气总压和含氧量调节根据第一模拟状态点的进气总压和氧含量调节发动机进气供给压力调节阀和氧供给流量调节阀，使经过超音速喷管的超音速膨胀段出口的第二介质的总压和氧含量与第一模拟状态点发动机的进气总压和氧含量相同；S300)、发动机进气总温调节根据第一模拟状态点的进气总温调节酒精供给流量调节阀并启动点火器，点燃酒精使酒精燃烧，燃烧的酒精在第一介质通道与第二介质通道的第二介质换热，使经过超音速喷管的超音速膨胀段出口的第二介质的总温与第一模拟状态点发动机的进气总温相同；S400)、发动机进气总压调节根据第一模拟状态点的进气总压调节发动机进气供给压力调节阀，使经过超音速喷管的超音速膨胀段出口的第二介质的总压与第一模拟状态点发动机的进气总压相同；S500)、发动机点火根据发动机第一模拟状态点的燃油需求量调节发动机燃油供给流量调节阀，使燃油供给源供给的燃油与发动机第一模拟状态点的燃油需求量相同，发动机点火，进行第一模拟状态点的模拟试验至该状态点模拟试验结束；S600)、第N模拟状态点的模拟试验分别调节引射器主动气流供给压力调节阀，调节氧供给流量调节阀，发动机进气供给压力调节阀，酒精供给流量调节阀和发动机燃油供给流量调节阀，使模拟舱内的压力与第N模拟状态点的发动机飞行高度的环境压力相同，超音速喷管的超音速膨胀段出口的第二介质的总压、总温和氧含量与第N模拟状态点发动机的进气总压、总温和氧含量相同，燃油供给源供给的燃油与第N模拟状态点发动机的燃油需求相同；其中，N≥2；开始发动机第N状态点模拟试验至该状态点模拟试验结束；S700)、重复步骤S600直至所有模拟状态点试验完毕后，发动机熄火，关闭发动机燃油供给流量调节阀，氧供给流量调节阀，发动机进气供给压力调节阀和酒精供给流量调节阀后，关闭引射器主动气流供给压力调节阀。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述发动机试车台包括发动机燃油供给截止阀，氧供给截止阀和酒精供给截止阀，发动机试车台的使用过程中，开启发动机燃油供给流量调节阀前开启发动机燃油供给截止阀，开启氧供给流量调节阀前开启氧供给截止阀，开启酒精供给流量调节阀前开启酒精供给截止阀；关闭发动机燃油供给流量调节阀后关闭发动机燃油供给截止阀，关闭氧供给流量调节阀后关闭氧供给截止阀，关闭酒精供给流量调节阀后关闭酒精供给截止阀。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：喷管的亚音速收敛段内部流道连续收缩圆弧的半径至少为喉道直径的4倍；喷管的超音速膨胀段的内部流道圆台面的母线与超音速膨胀段的回转轴的角度大于等于6°，小于等于8°。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤S300中，根据第一模拟状态点的进气总温调节酒精供给流量调节阀并启动点火器，点燃酒精使酒精燃烧，燃烧的酒精在第一介质通道与第二介质通道的第二介质换热，使经过超音速喷管的超音速膨胀段出口的第二介质的总温与第一模拟状态点发动机的进气总温相同；包括如下步骤：S310)、按照温度模拟单元所能承受的最高工况值调节酒精供给流量调节阀，启动点火器，点燃酒精使酒精燃烧，燃烧的酒精在第一介质通道与第二介质通道的第二介质换热；S320)、保持步骤S310的状态至温度模拟单元进入稳定工作状态；S330)、根据第一模拟状态点中，第二介质通道出口的第二介质总温，第二介质通道内第二介质的质量，第二介质的定压比热，管体内壁对流换热系数，整个管体的内壁面积，第一介质通道内第一介质的质量，第一介质的定压比热，管体外壁对流换热系数，整个管体的外壁面积和第二介质通道入口的第二介质总温，确定第一介质的供给温度；S340)、调节酒精供给流量调节阀，将第一介质通道内的第一介质状态由以温度模拟单元所能承受的最高工况值供给调节至按照第一模拟试验状态点的预定值供给；S350)、保持第一介质通道内的第一介质按照实验第一模拟试验状态点的预定值供给状态至温度模拟单元进入稳定工作状态，此时，经过超音速喷管的超音速膨胀段出口的第二介质的总温与第一模拟状态点发动机的进气总温相同。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤S600中，分别调节引射器主动气流供给压力调节阀，调节氧供给流量调节阀，发动机进气供给压力调节阀，酒精供给流量调节阀和发动机燃油供给流量调节阀，使模拟舱内的压力与第N模拟状态点的发动机飞行高度的环境压力相同，超音速喷管的超音速膨胀段出口的第二介质的总压、总温和氧含量与第N模拟状态点发动机的进气总压、总温和氧含量相同，燃油供给源供给的燃油与第N模拟状态点发动机的燃油需求相同；其中，N≥2；包括如下步骤：S610)、根据第N模拟状态点的发动机飞行高度的环境压力调节引射器主动气流供给压力调节阀，使模拟舱内的压力与第N模拟状态点的发动机飞行高度的环境压力相同；S620)、调节氧供给流量调节阀，使超音速喷管的超音速膨胀段出口的第二介质的氧含量与第N模拟状态点发动机的氧含量相同；S630)、根据第N模拟状态点中，第二介质通道出口的第二介质总温，第二介质通道内第二介质的质量，第二介质的定压比热，管体内壁对流换热系数，整个管体的内壁面积，第一介质通道内第一介质的质量，第一介质的定压比热，管体外壁对流换热系数，整个管体的外壁面积和第二介质通道入口的第二介质总温，确...

【专利技术属性】
技术研发人员：李强，康宏博，孙建，
申请(专利权)人：北京航天三发高科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11