【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高速飞行器试验设备，特别是涉及一种用于高焓激波风洞的等容燃烧式驱动气体生成装置。
技术介绍
1、高超声速飞行器的地面试验脉冲激波风洞对宽域高超声速飞行器、高超声速飞行器/发动机一体化装置、高超声速冲压发动机等技术的发展与进步起到关键作用。由于连续式自由射流试验设备难以满足马赫数大于10的高焓流动模拟的要求，目前仅有脉冲式地面模拟设备能部分满足相应试验要求，脉冲式反射型激波风洞是地面模拟高超声速气流重要技术手段。无论采用何种试验气流加速方式，驱动技术都直接决定了脉冲式高焓激波风洞中试验气流所能达到的总焓和总压水平，有效利用不同驱动技术增加驱动气体压强和提高驱动气体声速，提高激波管入射激波强度，是脉冲式高焓激波风洞运行过程中一个重要环节。不同驱动技术区别主要在于通过何种方式获得高总温、高总压的驱动气体，目前有效的脉冲式高焓激波风洞驱动技术主要有自由活塞驱动、轻质气体驱动以及爆轰驱动等。
2、第一类自由活塞驱动的脉冲式高超声速脉冲激波风洞设备，是在重型自由活塞下游充入较低压强的轻质驱动气体，释放活塞上游储气罐内的高压空气，利用活塞上下游巨大压差驱动活塞快速压缩轻质驱动气体，使得驱动气体迅速增压升温，获得高总温、高总压驱动气体。采用这种驱动技术的激波风洞能够模拟速度为3～7km/s、对应总焓为4～25mj/kg的高焓试验气流。但重型自由活塞的稳定驱动技术极其复杂，造成压缩段内部存在严重压强波动，有效试验时间受限于自由活塞运动行程，同时高速运动重型活塞具有极大的安全隐患。因此，自由活塞驱动激波风洞所产生高焓试验气
3、第二类轻质气体驱动的脉冲式高超声速脉冲激波风洞设备，采用高压氢/氦气等具有高声速特性的轻气体作为驱动气体，通过电加热方式提升驱动气体温度以提高声速，或者利用机械增压方式提高驱动气体压强以增大驱动段和被驱动段的气体压比。此类驱动技术的固有缺陷是所需驱动气体量很大，运行成本高，大量氢气的贮存、运输、加热和排放等方面都存在诸多不安全因素，而驱动气体一般通过机械压缩达到高压，限制了风洞实验段尺寸增加，影响风洞性能提高。
4、上述两类驱动技术优缺点鲜明，自由活塞驱动技术理论上综合性能相对较优，但所产生试验气流品质较低，相应的激波风洞存在有效试验时间短、安全性低、重复性差等问题。高压轻质气体驱动和加热轻质气体驱动技术具有重复性及有效试验时间长等优势，但试验性能受氢气等轻质气体加热与增压等技术制约，难以实现总温高达4000k的高超声速来流模拟。目前我国中国科学院力学研究所采用的爆轰驱动技术能够同时兼顾性能、有效试验时间、重复性以及试验成本等，是一种较先进的脉冲式激波风洞驱动技术。爆轰驱动技术具有驱动气体初始压强较小、试验重复性高、试验成本低等优势，同时其理论性能高于绝大部分加热轻质气体驱动技术，但爆轰驱动脉冲式高焓激波风洞运行过程中爆轰波头(也即是爆震波)的峰值压强容易超过燃烧驱动室自身结构强度，限制了驱动段内驱动气可用压强的提高，这里说的可用压强也即是位于爆轰波头后方的驱动气体的压强。因此，虽然爆轰驱动的试验成本低、重复性高，但由于燃烧驱动室自身结构强度的限制，导致难以获得与自由活塞驱动技术接近的总焓和总压。
5、因此，亟需一种用于高焓激波风洞的等容燃烧式驱动气体生成装置，以解决上述问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种用于高焓激波风洞的等容燃烧式驱动气体生成装置，其生成的驱动气体能够获得与自由活塞驱动技术接近的总焓和总压。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供了一种用于高焓激波风洞的等容燃烧式驱动气体生成装置，包括：
3、等容燃烧室，其沿第一方向延伸；
4、被驱动室，其设置于所述等容燃烧室的一端，且与所述等容燃烧室连通；
5、第一膜片，其设置于所述等容燃烧室与所述被驱动室之间，用于分隔所述等容燃烧室和所述被驱动室；
6、爆震管，其设置于所述等容燃烧室的一侧，且沿所述第一方向延伸；
7、多个爆震热射流注入管，多个所述爆震热射流注入管沿所述第一方向间隔设置，且均连通所述爆震管与所述等容燃烧室；
8、被动式开关阀，各所述爆震热射流注入管内均设置有所述被动式开关阀，所述被动式开关阀靠近所述爆震管一侧的压力大于所述被动式开关阀靠近所述等容燃烧室一侧的压力，且所述被动式开关阀两侧压力差大于设定值时，所述被动式开关阀开启；
9、爆震波起爆装置，其设置于所述爆震管远离所述第一膜片的一端，用于产生沿所述第一方向向所述爆震管传播的爆震波；
10、供气系统，其用于向所述等容燃烧室、所述爆震管以及所述爆震波起爆装置内填充可燃混合气。
11、作为上述技术方案的改进，还包括第二膜片，所述爆震管包括沿第一方向依次设置的爆震段和卸爆段，所述第二膜片设置于所述爆震管内，用于分隔所述爆震段和卸爆段。
12、作为上述技术方案的改进，所述爆震段自所述等容燃烧室的一端延伸至所述等容燃烧室的另一端，所述爆震热射流注入管的延伸方向垂直于所述第一方向。
13、作为上述技术方案的改进，爆震波起爆装置包括：
14、起爆管，其设置于所述爆震管远离所述第一膜片的一端，且沿所述第一方向延伸，所述起爆管靠近所述爆震管的一端与所述爆震管连通；
15、点火器，其设置于所述起爆管远离所述爆震管的一端，用于点燃所述起爆管内的可燃混合气；
16、扰流丝，其设置于所述起爆管内，用于在所述点火器点燃所述起爆管内的可燃混合气后形成爆震波。
17、作为上述技术方案的改进，还包括真空泵，所述等容燃烧室、所述被驱动室、所述起爆管和所述爆震管均可选择地与所述真空泵的进气口连通。
18、作为上述技术方案的改进，所述供气系统包括：
19、氧气储存罐，其用于向所述等容燃烧室、所述爆震管和所述起爆管填充氧气；
20、可燃气储存罐，其用于向所述等容燃烧室、所述爆震管和所述起爆管填充可燃气。
21、作为上述技术方案的改进，所述供气系统还包括惰性气体储存罐，所述惰性气体储存罐用于向所述爆震管填充惰性气体。
22、作为上述技术方案的改进，还包括第三膜片，所述第三膜片设置于所述起爆管与所述爆震管的连接处，用于分隔所述起爆管与所述爆震管。
23、作为上述技术方案的改进，所述可燃气储存罐设置有多个，多个可燃气存储罐中包括存储有第一可燃气的第一可燃气储存罐和存储有第二可燃气的第二可燃气储存罐，所述等容燃烧室和所述起爆管均可选择地与所述第一可燃气储存罐连通，所述爆震管可选择地与所述第二可燃气储存罐连通。
24、作为上述技术方案的改进，所述供气系统还包括混合增强管，所述第一可燃气储存罐和所述氧气储存罐均可选择地与所述混合增强管的第一端连通，所述混合增强管的第二端与所述等容燃烧室连通，所述混合增强管的内壁上设置有自所述混合增强管第一端延伸至所述混本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于高焓激波风洞的等容燃烧式驱动气体生成装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的用于高焓激波风洞的等容燃烧式驱动气体生成装置，其特征在于，还包括第二膜片(17)，所述爆震管(13)包括沿第一方向依次设置的爆震段(131)和卸爆段(132)，所述第二膜片(17)设置于所述爆震管(13)内，用于分隔所述爆震段(131)和卸爆段(132)。
3.根据权利要求2所述的用于高焓激波风洞的等容燃烧式驱动气体生成装置，其特征在于，所述爆震段(131)自所述等容燃烧室(11)的一端延伸至所述等容燃烧室(11)的另一端，所述爆震热射流注入管(14)的延伸方向垂直于所述第一方向。
4.根据权利要求1所述的用于高焓激波风洞的等容燃烧式驱动气体生成装置，其特征在于，爆震波起爆装置(16)包括：
5.根据权利要求4所述的用于高焓激波风洞的等容燃烧式驱动气体生成装置，其特征在于，还包括真空泵(20)，所述等容燃烧室(11)、所述被驱动室(22)、所述起爆管(161)和所述爆震管(13)均可选择地与所述真空泵(20)的进气口连通。
7.根据权利要求6所述的用于高焓激波风洞的等容燃烧式驱动气体生成装置，其特征在于，所述供气系统(18)还包括惰性气体储存罐(182)，所述惰性气体储存罐(182)用于向所述爆震管(13)填充惰性气体。
8.根据权利要求7所述的用于高焓激波风洞的等容燃烧式驱动气体生成装置，其特征在于，还包括第三膜片(19)，所述第三膜片(19)设置于所述起爆管(161)与所述爆震管(13)的连接处，用于分隔所述起爆管(161)与所述爆震管(13)。
9.根据权利要求7或8所述的用于高焓激波风洞的等容燃烧式驱动气体生成装置，其特征在于，所述可燃气储存罐设置有多个，多个可燃气存储罐中包括存储有第一可燃气的第一可燃气储存罐(183)和存储有第二可燃气的第二可燃气储存罐(184)，所述等容燃烧室(11)和所述起爆管(161)均可选择地与所述第一可燃气储存罐(183)连通，所述爆震管(13)可选择地与所述第二可燃气储存罐(184)连通。
10.根据权利要求9所述的用于高焓激波风洞的等容燃烧式驱动气体生成装置，其特征在于，所述供气系统(18)还包括混合增强管(185)，所述第一可燃气储存罐(183)和所述氧气储存罐(181)均可选择地与所述混合增强管(185)的第一端连通，所述混合增强管(185)的第二端与所述等容燃烧室(11)连通，所述混合增强管(185)的内壁上设置有自所述混合增强管(185)第一端延伸至所述混合增强管(185)第二端的螺旋槽。
...【技术特征摘要】
1.一种用于高焓激波风洞的等容燃烧式驱动气体生成装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的用于高焓激波风洞的等容燃烧式驱动气体生成装置，其特征在于，还包括第二膜片(17)，所述爆震管(13)包括沿第一方向依次设置的爆震段(131)和卸爆段(132)，所述第二膜片(17)设置于所述爆震管(13)内，用于分隔所述爆震段(131)和卸爆段(132)。
3.根据权利要求2所述的用于高焓激波风洞的等容燃烧式驱动气体生成装置，其特征在于，所述爆震段(131)自所述等容燃烧室(11)的一端延伸至所述等容燃烧室(11)的另一端，所述爆震热射流注入管(14)的延伸方向垂直于所述第一方向。
4.根据权利要求1所述的用于高焓激波风洞的等容燃烧式驱动气体生成装置，其特征在于，爆震波起爆装置(16)包括：
5.根据权利要求4所述的用于高焓激波风洞的等容燃烧式驱动气体生成装置，其特征在于，还包括真空泵(20)，所述等容燃烧室(11)、所述被驱动室(22)、所述起爆管(161)和所述爆震管(13)均可选择地与所述真空泵(20)的进气口连通。
6.根据权利要求4所述的用于高焓激波风洞的等容燃烧式驱动气体生成装置，其特征在于，所述供气系统(18)包括：
7.根据权利要求6所述的用于高焓激波风洞的等容燃烧式驱动气体生成装置，其特征在于...
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