一种同轴式喷注连续旋转爆震试验装置，包括同轴设置的内燃料腔外套、内喷注面板、燃烧室外套以及燃烧室；内燃料腔外套和燃烧室外套分别连接在内喷注面板两侧；内喷注面板与燃烧室外套之间设置有联通燃烧室的外环进气结构，内喷注面板中部设置有联通燃烧室的内环进气结构，空气经外环进气结构或/和内环进气结构进入燃烧室；内喷注面板与内燃料腔外套之间设置有内燃料积气腔，内燃料积气腔中燃料经内喷嘴喷出后进入燃烧室；燃烧室外套外围设有外燃料积气腔，外燃料积气腔中燃料经外燃料喷孔喷出后进入燃烧室；所述燃烧室侧壁上设置有测压孔；燃烧室的头部同轴设置有火花塞。本发明专利技术可进行液体火箭发动机切向不稳定燃烧的连续旋转爆震验证性试验。
【技术实现步骤摘要】
一种同轴式喷注连续旋转爆震试验装置
本专利技术涉及火箭发动机试验设备
，尤其涉及一种同轴式喷注连续旋转爆震试验装置。
技术介绍
液体火箭发动机虽然以等压模式组织燃烧，但由于紧邻喷注面板的推进剂混合效果差，在等压燃烧火焰锋面与喷注面板间存在可燃混合物层，紧挨等压燃烧火焰锋面的可燃混合物具有较高的温度，受流场内在不稳定机制的影响，极易在此可燃混合物层内产生热点，从而诱发形成旋转爆震，推测旋转爆震将会导致液体火箭发动机切向不稳定燃烧，造成火箭发射任务失败。当前旋转爆震的研究主要集中于环形燃烧室和空桶燃烧室结构，并且喷注贴近燃烧室壁面，虽然有一定的相似性，但与液体火箭发动机构型依然有较大区别，如燃烧室构型、推进剂喷注方式、点火方式、燃烧组织方式等都不相同。但是旋转爆震其传播特性为液体火箭发动机构型中存在连续旋转爆震波传播奠定了一定的认知基础。目前将连续旋转爆震与切向不稳定燃烧联系起来的研究较少。因此，急需一种用于研究连续旋转爆震与液体火箭发动机切向不稳定燃烧之间存在联系的旋转爆震试验装置。
技术实现思路
针对现有技术存在的缺陷，本专利技术提供一种同轴式喷注连续旋转爆震试验装置，可用于连续旋转爆震与液体火箭发动机切向不稳定燃烧之间存在联系的验证性试验。为实现上述技术目的，本专利技术提出的技术方案为：同轴式喷注连续旋转爆震试验装置，包括同轴设置的内燃料腔外套、内喷注面板、燃烧室外套以及燃烧室；内燃料腔外套和燃烧室外套分别连接在内喷注面板的左、右两侧；内喷注面板与燃烧室外套之间设置有联通燃烧室的外环进气结构，内喷注面板中部设置有联通燃烧室的内环进气结构，空气经外环进气结构或/和内环进气结构进入燃烧室；内喷注面板与内燃料腔外套之间设置有内燃料积气腔，内燃料积气腔中燃料经内喷嘴喷出后进入燃烧室；燃烧室外套外围设有外燃料积气腔，外燃料积气腔中燃料经外燃料喷孔喷出后进入燃烧室；所述燃烧室侧壁上设置有若干用于密封安装测压元件的测压孔；燃烧室的头部同轴设置有火花塞，通过火花塞点火来组织燃烧，在燃烧室内形成连续传播的爆震波。作为本专利技术的进一步改进，所述内喷注面板其中部设有一个中空凸台，在中空凸台前端空腔内设置有隔板，隔板将内燃料腔外套和中空凸台内的空腔分隔开，其中内燃料腔外套与隔板外侧之间的空腔为内燃料积气腔，内燃料腔外套上设置有内燃料入口。作为本专利技术的进一步改进，内环进气结构包括内环空气积气腔，隔板内侧的中空凸台内的空腔为内环空气积气腔，中空凸台底面板设有使内环空气积气腔内的空气进入燃烧室的进气结构，隔板上设置有内喷嘴，各内喷嘴的喷口联通燃烧室，内燃料积气腔中的燃料经内喷嘴喷出后直接进入燃烧室。作为本专利技术的进一步改进，所述隔板上围绕隔板中心呈圆周均匀分布有多个内喷嘴，各内喷嘴分别垂直贯穿隔板上的安装孔、中空凸台内的空腔以及中空凸台底面板，各内喷嘴的喷口联通燃烧室。作为本专利技术的进一步改进，内喷嘴的下游侧面上圆周形均匀分布有多个外凸键，内喷嘴的下游侧面通过外凸键与中空凸台底面板之间形成供内环空气积气腔内的空气进入燃烧室的缝隙。作为本专利技术的进一步改进，外环进气结构包括外环空气积气腔，燃烧室外套的前段内侧壁与内喷注面板的中空凸台外侧壁之间的空腔为外环空气积气腔，外环空气积气腔与燃烧室相通，内喷注面板上设有若干个内空气入口和外空气入口，空气通过内空气入口进入内环空气积气腔，通过外空气入口进入外环空气积气腔。作为本专利技术的进一步改进，外环空气积气腔中的空气流道末尾段的横截面积逐渐缩小，在外环空气积气腔与燃烧室的衔接处的空气流道横截面积最小，形成空气环缝。作为本专利技术的进一步改进，燃烧室外套上设有外燃料积气腔，外燃料积气腔的外壁上设有外燃料入口，外燃料积气腔联通有多个外燃料喷孔，各外燃料喷孔的喷口围绕燃烧室轴线呈圆周形均匀分布在空气环缝后方的内侧壁上。作为本专利技术的进一步改进，火花塞固定在燃烧室头部的中空凸台底面板的中心，火花塞的头部垂直伸出内燃料腔外套之外并通过螺栓与内燃料腔外套密封固定。作为本专利技术的进一步改进，燃烧室侧壁上设置有若干低频测压孔和若干高频测压孔，或/和燃烧室侧壁上设置有可视窗，或/和燃烧室侧壁上设置有若干用于安装测温元件的测温孔。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术可进行液体火箭发动机切向不稳定燃烧的连续旋转爆震验证性试验。在燃烧室侧壁上设置测压孔、测温孔、可视窗等，通过对于安装测压元件、测温元件以及高速相机可以开展压力、温度测量和高速摄影观测，可研究流场内部的流动、燃烧过程。本专利技术采用火花塞同轴式点火方式，解决射流管点火系统复杂，体积大，实用性差的缺点。本专利技术的来流空气可以从外环进气，也可以从内环进气，或者内、外环同时进气，燃料可以通过外燃料喷孔喷注，也可以通过内燃料喷注喷孔喷注，或者外燃料喷孔、内燃料喷孔同时喷注。本专利技术可以通过改变来流空气和燃料的流量、燃料喷注方案、燃烧室尺寸、尾喷管构型等参数，可对比研究试验工况及几何参数的影响，验证类液体火箭发动机条件下实现旋转爆震的可能性，从而得到液体火箭发动机切向不稳定燃烧的旋转爆震机理。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。图1是本专利技术一实施例的结构示意图；图2是本专利技术一实施例的剖视图；图3是本专利技术一实施例中内喷嘴的结构示意图；图4是本专利技术一实施例中内喷嘴的剖视图；图中标号：1、火花塞；2、头部密封螺帽；3、内燃料腔外套；4、内喷注面板；5、燃烧室外套；6、外燃料积气腔；7、低频测压孔；8、燃烧室；9、高频测压孔；10、外燃料喷孔；11、外环空气积气腔；12、内环空气积气腔；13、隔板；14、内喷嘴；15、内燃料积气腔；16、外凸键；17、空气环缝；18、中空凸台。本专利技术目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。需要说明，本专利技术实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。另外，在本专利技术中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种同轴式喷注连续旋转爆震试验装置，其特征在于：包括同轴设置的内燃料腔外套、内喷注面板、燃烧室外套以及燃烧室；/n内燃料腔外套和燃烧室外套分别连接在内喷注面板的左、右两侧；/n内喷注面板与燃烧室外套之间设置有联通燃烧室的外环进气结构，内喷注面板中部设置有联通燃烧室的内环进气结构，空气经外环进气结构或/和内环进气结构进入燃烧室；/n内喷注面板与内燃料腔外套之间设置有内燃料积气腔，内燃料积气腔中燃料经内喷嘴喷出后进入燃烧室；燃烧室外套外围设有外燃料积气腔，外燃料积气腔中燃料经外燃料喷孔喷出后进入燃烧室；/n所述燃烧室侧壁上设置有若干用于密封安装测压元件的测压孔；/n燃烧室的头部同轴设置有火花塞，通过火花塞点火来组织燃烧，在燃烧室内形成连续传播的爆震波。/n
【技术特征摘要】
1.一种同轴式喷注连续旋转爆震试验装置，其特征在于：包括同轴设置的内燃料腔外套、内喷注面板、燃烧室外套以及燃烧室；
内燃料腔外套和燃烧室外套分别连接在内喷注面板的左、右两侧；
内喷注面板与燃烧室外套之间设置有联通燃烧室的外环进气结构，内喷注面板中部设置有联通燃烧室的内环进气结构，空气经外环进气结构或/和内环进气结构进入燃烧室；
内喷注面板与内燃料腔外套之间设置有内燃料积气腔，内燃料积气腔中燃料经内喷嘴喷出后进入燃烧室；燃烧室外套外围设有外燃料积气腔，外燃料积气腔中燃料经外燃料喷孔喷出后进入燃烧室；
所述燃烧室侧壁上设置有若干用于密封安装测压元件的测压孔；
燃烧室的头部同轴设置有火花塞，通过火花塞点火来组织燃烧，在燃烧室内形成连续传播的爆震波。
2.根据权利要求1所述的同轴式喷注连续旋转爆震试验装置，其特征在于：所述内喷注面板其中部设有一个中空凸台，在中空凸台前端空腔内设置有隔板，隔板将内燃料腔外套和中空凸台内的空腔分隔开，其中内燃料腔外套与隔板外侧之间的空腔为内燃料积气腔，内燃料腔外套上设置有内燃料入口。
3.根据权利要求2所述的同轴式喷注连续旋转爆震试验装置，其特征在于：内环进气结构包括内环空气积气腔，隔板内侧的中空凸台内的空腔为内环空气积气腔，中空凸台底面板设有使内环空气积气腔内的空气进入燃烧室的进气结构，隔板上设置有内喷嘴，各内喷嘴的喷口联通燃烧室，内燃料积气腔中的燃料经内喷嘴喷出后直接进入燃烧室。
4.根据权利要求3所述的同轴式喷注连续旋转爆震试验装置，其特征在于：所述隔板上围绕隔板中心呈圆周均匀分布有多个内喷嘴，各内喷嘴分别垂直贯穿隔板上的安装孔、中空凸台内的空腔以及中空凸台底面板，各内喷嘴的喷口联通燃烧室...
【专利技术属性】
技术研发人员：张海龙，刘世杰，刘卫东，袁雪强，彭皓阳，蒋露欣，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43
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