本發(fā)明涉及一種引射器，尤其是一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)試車臺(tái)排氣系統(tǒng)的引射器。

背景技術(shù)：

當(dāng)在地面模擬發(fā)動(dòng)機(jī)高空飛行狀態(tài)時(shí)，通常先將發(fā)動(dòng)機(jī)安裝在高空模擬艙內(nèi)，使用抽氣設(shè)備對(duì)高空模擬艙進(jìn)行抽氣使得高空模擬艙內(nèi)的壓力與發(fā)動(dòng)機(jī)高空飛行時(shí)所處高度的環(huán)境壓力相同，再進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火，進(jìn)行高空飛行模擬試驗(yàn)，在試驗(yàn)過程中要始終保持高空模擬艙內(nèi)的壓力與發(fā)動(dòng)機(jī)高空飛行時(shí)所處高度的環(huán)境壓力相同，這就需要即時(shí)將發(fā)動(dòng)機(jī)排出的氣體排出高空模擬艙，現(xiàn)有技術(shù)中，通常采用引射器進(jìn)行抽氣，引射器是用較高壓引射氣流引射低壓(或無壓)的被引射氣流，完成引射氣流抽吸被引射氣流進(jìn)行摻混噴射或輸送的裝置，由于引射器無運(yùn)動(dòng)零件，使用可靠，廣泛用于發(fā)動(dòng)機(jī)試車臺(tái)排氣系統(tǒng)；而對(duì)于提供引射氣流的引射部以及摻混引射的摻混部的幾何、位置關(guān)系是決定引射器性能的關(guān)鍵因素，而現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)試車臺(tái)排氣系統(tǒng)的引射器，并未形成成熟、合理的引射部和摻混部相互之間的幾何、位置關(guān)系，導(dǎo)致引射器的引射性能低下，降低了試驗(yàn)的效率，同時(shí)增加了試驗(yàn)成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供了一種高引射性能的引射器。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)試車臺(tái)排氣系統(tǒng)的引射器，按照被引射氣流的流動(dòng)方向依次同軸固定連接有低壓室，過渡段，摻混收斂段，摻混等直段，摻混擴(kuò)張段，所述低壓室內(nèi)按照被引射氣流的流動(dòng)方向依次同軸固定連接有引射氣流輸入段，引射氣流收斂段，引射氣流等直段，引射氣流擴(kuò)張段，所述低壓室，過渡段，摻混收斂段，摻混等直段，摻混擴(kuò)張段，引射氣流輸入段，引射氣流收斂段，引射氣流等直段，引射氣流擴(kuò)張段均為中空回轉(zhuǎn)體，所述引射氣流輸入段與所述低壓室同軸，所述低壓室的出口截面與所述引射氣流擴(kuò)張段的出口截面在同一豎直面。

進(jìn)一步的，所述引射氣流輸入段一端固定連接有導(dǎo)流錐，所述導(dǎo)流錐與所述引射氣流輸入段同軸，所述導(dǎo)流錐的頂點(diǎn)在所述低壓室入口截面上。

進(jìn)一步的，所述引射器包括引射氣流輸送管道，所述引射氣流輸送管道一端與所述引射氣流輸入段連接，另一端與高壓氣源連接。

進(jìn)一步的，所述引射氣流等直段的直徑為D_akp1，所述引射氣流擴(kuò)張段的直徑為D_a2，D_akp1和D_a2滿足下列方程組：

$D_{akp1}=\sqrt{\frac{4S_{akp1}}{3.14}}---\left(1\right)$

$S_{akp1}=\frac{G_{a1}\×\sqrt{T_{ta1}}}{0.0404\×P_{takp1}}---\left(2\right)$

$P_{takp1}=\frac{P_{tam1}}{{\mathrm{\δ}}_1}---\left(3\right)$

$P_{tam1}=\frac{P_{am1}}{\mathrm{\π}\left(M_{a1}\right)}---\left(4\right)$

$\mathrm{\π}\left(M_{a1}\right)={(1+\frac{k-1}{2}{M_{a1}}^2)}^{-\frac{k}{k-1}}---\left(5\right)$

P_am1＝P_tb1 (6)

$G_{a1}=\frac{G_{b1}}{n_1}---\left(7\right)$

$D_{a2}=\sqrt{\frac{4S_{a2}}{3.14}}---\left(8\right)$

$S_{a2}=\frac{S_{akp1}}{{\mathrm{\δ}}_1*q\left(M_{a1}\right)}---\left(9\right)$

$q\left(M_{a1}\right)=\frac{M_{a1}{\left(0.5\right(k+1\left)\right)}^{(k+1)/2(k-1)}}{{(1+0.5(k-1\left){M_{a1}}^2\right)}^{(k+1)/2(k-1)}}---\left(10\right)$

上述方程組中：D_akp1：引射氣流等直段的直徑，單位為mm；S_akp1：引射氣流等直段的面積，單位為mm²；G_a1：引射氣流的流量，單位為kg/s；T_ta1：引射氣流的溫度，單位為K；P_takp1：引射氣流等直段內(nèi)的總壓，單位為Mpa；P_tam1：引射氣流在引射氣流擴(kuò)張段出口截面馬赫數(shù)對(duì)應(yīng)的總壓，單位為Mpa；δ₁：引射氣流在引射氣流擴(kuò)張段的總壓恢復(fù)系數(shù)；P_am1：引射氣流在引射氣流擴(kuò)張段出口截面馬赫數(shù)對(duì)應(yīng)的靜壓，單位為Mpa；M_a1：引射氣流在引射氣流擴(kuò)張段出口截面馬赫數(shù)；π(M_a1)：引射氣流在引射氣流擴(kuò)張段出口截面馬赫數(shù)對(duì)應(yīng)的靜壓與總壓比；k：比熱比；P_tb1：被引射氣流總壓，單位為Mpa；G_b1：被引射氣流的流量，單位為kg/s；n₁：引射系數(shù)；D_a2：引射氣流擴(kuò)張段的直徑，單位為mm；S_a2：引射氣流擴(kuò)張段的面積，單位為mm²；q(M_a1)：引射氣流在引射氣流擴(kuò)張段出口截面馬赫數(shù)對(duì)應(yīng)的速度系數(shù)；其中，引射氣流在引射氣流擴(kuò)張段出口截面馬赫數(shù)大于1，所述引射氣流在引射氣流擴(kuò)張段出口截面馬赫數(shù)由已知的被引射氣流總壓和被引射氣流的流量確定，所述引射系數(shù)由引射氣流在引射氣流擴(kuò)張段出口截面馬赫數(shù)和已知的引射氣流的總溫和被引射氣流的總溫確定。

進(jìn)一步的，所述摻混等直段的直徑為D_ckp1，長(zhǎng)度為L(zhǎng)_ckp1；摻混收斂段的直徑為D_c11，收斂角為α₁，長(zhǎng)度為L(zhǎng)_c11；摻混擴(kuò)張段的直徑為D_c12，擴(kuò)張角為α₂，長(zhǎng)度為L(zhǎng)_c12；D_ckp1，L_ckp1，D_c11，α₁₁，L_c11，D_c12，α₁₂，L_c12滿足下列方程組：

$D_{ckp1}=\sqrt{\frac{4S_{ckp1}}{3.14}}---\left(11\right)$

S_ckp1＝S_akp1×f_ackp1 (12)

L_ckp1＝4×D_ckp1 (13)

$D_{c11}=\sqrt{\frac{4S_{c11}}{3.14}}---\left(14\right)$

S_c11＝1.95×S_ckp1 (15)

D_c11＝D_c12 (16)

$L_{c11}=\frac{\frac{1}{2}(D_{c11}-D_{ckp1})}{\tan \frac{{\mathrm{\α}}_{11}}{2}}---\left(17\right)$

$L_{c12}=\frac{\frac{1}{2}(D_{c12}-D_{ckp1})}{\tan \frac{{\mathrm{\α}}_{12}}{2}}---\left(18\right)$

上述方程組中：D_ckp1：摻混等直段的直徑，單位為mm；S_ckp1：摻混等直段的面積，單位為mm²；f_ackp1：摻混等直段與引射氣流引射氣流等直段的面積比；L_ckp1：摻混等直段的長(zhǎng)度，單位為mm；D_c11：摻混收斂段的直徑，單位為mm；S_c11：摻混收斂段的面積，單位為mm²；D_c12：摻混擴(kuò)張段的直徑，單位為mm；L_c11：摻混收斂段的長(zhǎng)度，單位為mm；α₁₁：摻混收斂段的收斂角，單位為°L_c12：摻混擴(kuò)張段的長(zhǎng)度，單位為mm；α₁₂：摻混擴(kuò)張段的擴(kuò)張角，單位為°；其中，摻混等直段與引射氣流引射氣流等直段的面積比由引射氣流在引射氣流擴(kuò)張段出口截面馬赫數(shù)確定。

進(jìn)一步的，所述摻混收斂段的收斂角滿足：4°≤α₁₁≤5°，所述摻混擴(kuò)張段的擴(kuò)張角滿足：4°≤α₁₂≤5°。

進(jìn)一步的，所述摻混收斂段的收斂角和摻混擴(kuò)張段的擴(kuò)張角均為4.4°。

進(jìn)一步的，所述低壓室的直徑為D₁，所述低壓室的直徑滿足方程：D₁＝1.05×D_c11，其中，D₁的單位為mm。

進(jìn)一步的，所述過渡段的長(zhǎng)度為S₁，所述過渡段的長(zhǎng)度滿足方程：S₁＝D₁-D_c11，其中，S₁的單位為mm。

進(jìn)一步的，所述摻混擴(kuò)張段出口連接抽氣設(shè)備或直接與大氣接觸。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所述的用于發(fā)動(dòng)機(jī)試車臺(tái)排氣系統(tǒng)的引射器，通過設(shè)置過渡段，并將低壓室的出口截面與引射氣流擴(kuò)張段的出口截面在同一豎直面，同時(shí)明確了引射氣流等直段的直徑，引射氣流擴(kuò)張段直徑，摻混等直段直徑，長(zhǎng)度；摻混收斂段直徑，收斂角，長(zhǎng)度；摻混擴(kuò)張段直徑，擴(kuò)張角，長(zhǎng)度；引射氣流擴(kuò)張段直徑，低壓室直徑，過渡段長(zhǎng)度之間的幾何關(guān)系和/或數(shù)值，提高了引射器的引射性能。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。

圖1為本發(fā)明用于發(fā)動(dòng)機(jī)試車臺(tái)排氣系統(tǒng)的引射器的示意圖。

圖2為本發(fā)明用于發(fā)動(dòng)機(jī)試車臺(tái)排氣系統(tǒng)引射器的低壓室的示意圖。

圖3為本發(fā)明用于發(fā)動(dòng)機(jī)試車臺(tái)排氣系統(tǒng)引射器的摻混段的示意圖。

具體實(shí)施方式

參見圖1-3，一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)試車臺(tái)排氣系統(tǒng)的引射器，按照被引射氣流的流動(dòng)方向依次同軸固定連接有低壓室1，過渡段2，摻混收斂段3，摻混等直段4，摻混擴(kuò)張段5，所述低壓室1內(nèi)按照被引射氣流的流動(dòng)方向依次同軸固定連接有引射氣流輸入段9，引射氣流收斂段6，引射氣流等直段7，引射氣流擴(kuò)張段8，所述低壓室1，過渡段2，摻混收斂段3，摻混等直段4，摻混擴(kuò)張段5，引射氣流輸入段9，引射氣流收斂段6，引射氣流等直段7，引射氣流擴(kuò)張段8均為中空回轉(zhuǎn)體，所述引射氣流輸入段9與所述低壓室1同軸，所述低壓室1的出口截面與所述引射氣流擴(kuò)張段8的出口截面在同一豎直面。

優(yōu)選的，所述引射氣流輸入段9一端固定連接有導(dǎo)流錐10，所述導(dǎo)流錐10與所述引射氣流輸入段9同軸，所述導(dǎo)流錐10的頂點(diǎn)在所述低壓室1入口截面上。

優(yōu)選的，所述引射器包括引射氣流輸送管道11，所述引射氣流輸送管道11一端與所述引射氣流輸入段9連接，另一端與高壓氣源連接。

所述引射氣流等直段7的直徑為D_akp1，所述引射氣流擴(kuò)張段8的直徑為D_a2，D_akp1和D_a2滿足下列方程組：

$D_{akp1}=\sqrt{\frac{4S_{akp1}}{3.14}}---\left(1\right)$

$S_{akp1}=\frac{G_{a1}\×\sqrt{T_{ta1}}}{0.0404\×P_{takp1}}---\left(2\right)$

$P_{takp1}=\frac{P_{tam1}}{{\mathrm{\δ}}_1}---\left(3\right)$

$P_{tam1}=\frac{P_{am1}}{\mathrm{\π}\left(M_{a1}\right)}---\left(4\right)$

$\mathrm{\π}\left(M_{a1}\right)={(1+\frac{k-1}{2}{M_{a1}}^2)}^{-\frac{k}{k-1}}---\left(5\right)$

P_am1＝P_tb1 (6)

$G_{a1}=\frac{G_{b1}}{n_1}---\left(7\right)$

$D_{a2}=\sqrt{\frac{4S_{a2}}{3.14}}---\left(8\right)$

$S_{a2}=\frac{S_{akp1}}{{\mathrm{\δ}}_1*q\left(M_{a1}\right)}---\left(9\right)$

$q\left(M_{a1}\right)=\frac{M_{a1}{\left(0.5\right(k+1\left)\right)}^{(k+1)/2(k-1)}}{{(1+0.5(k-1\left){M_{a1}}^2\right)}^{(k+1)/2(k-1)}}---\left(10\right)$

上述方程組中：D_akp1：引射氣流等直段的直徑，單位為mm；S_akp1：引射氣流等直段的面積，單位為mm²；G_a1：引射氣流的流量，單位為kg/s；T_ta1：引射氣流的溫度，單位為K；P_takp1：引射氣流等直段內(nèi)的總壓，單位為Mpa；P_tam1：引射氣流在引射氣流擴(kuò)張段出口截面馬赫數(shù)對(duì)應(yīng)的總壓，單位為Mpa；δ₁：引射氣流在引射氣流擴(kuò)張段的總壓恢復(fù)系數(shù)；P_am1：引射氣流在引射氣流擴(kuò)張段出口截面馬赫數(shù)對(duì)應(yīng)的靜壓，單位為Mpa；M_a1：引射氣流在引射氣流擴(kuò)張段出口截面馬赫數(shù)；π(M_a1)：引射氣流在引射氣流擴(kuò)張段出口截面馬赫數(shù)對(duì)應(yīng)的靜壓與總壓比；k：比熱比；P_tb1：被引射氣流總壓，單位為Mpa；G_b1：被引射氣流的流量，單位為kg/s；n₁：引射系數(shù)；D_a2：引射氣流擴(kuò)張段的直徑，單位為mm；S_a2：引射氣流擴(kuò)張段的面積，單位為mm²；q(M_a1)：引射氣流在引射氣流擴(kuò)張段出口截面馬赫數(shù)對(duì)應(yīng)的速度系數(shù)；其中，引射氣流在引射氣流擴(kuò)張段出口截面馬赫數(shù)大于1，所述引射氣流在引射氣流擴(kuò)張段出口截面馬赫數(shù)由已知的被引射氣流總壓和被引射氣流的流量確定，所述引射系數(shù)由引射氣流在引射氣流擴(kuò)張段出口截面馬赫數(shù)和已知的引射氣流的總溫和被引射氣流的總溫確定。

優(yōu)選的，所述摻混等直段4的直徑為D_ckp1，長(zhǎng)度為L(zhǎng)_ckp1；摻混收斂段3的直徑為D_c11，收斂角為α₁，長(zhǎng)度為L(zhǎng)_c11；摻混擴(kuò)張段5的直徑為D_c12，擴(kuò)張角為α₂，長(zhǎng)度為L(zhǎng)_c12；D_ckp1，L_ckp1，D_c11，α₁₁，L_c11，D_c12，α₁₂，L_c12滿足下列方程組：

$D_{ckp1}=\sqrt{\frac{4S_{ckp1}}{3.14}}---\left(11\right)$

S_ckp1＝S_akp1×f_ackp1 (12)

L_ckp1＝4×D_ckp1 (13)

$D_{c11}=\sqrt{\frac{4S_{c11}}{3.14}}---\left(14\right)$

S_c11＝1.95×S_ckp1 (15)

D_c11＝D_c12 (16)

$L_{c11}=\frac{\frac{1}{2}(D_{c11}-D_{ckp1})}{\tan \frac{{\mathrm{\α}}_{11}}{2}}---\left(17\right)$

$L_{c12}=\frac{\frac{1}{2}(D_{c12}-D_{ckp1})}{\tan \frac{{\mathrm{\α}}_{12}}{2}}---\left(18\right)$

上述方程組中：D_ckp1：摻混等直段的直徑，單位為mm；S_ckp1：摻混等直段的面積，單位為mm²；f_ackp1：摻混等直段與引射氣流引射氣流等直段的面積比；L_ckp1：摻混等直段的長(zhǎng)度，單位為mm；D_c11：摻混收斂段的直徑，單位為mm；S_c11：摻混收斂段的面積，單位為mm²；D_c12：摻混擴(kuò)張段的直徑，單位為mm；L_c11：摻混收斂段的長(zhǎng)度，單位為mm；α₁₁：摻混收斂段的收斂角，單位為°L_c12：摻混擴(kuò)張段的長(zhǎng)度，單位為mm；α₁₂：摻混擴(kuò)張段的擴(kuò)張角，單位為°；其中，摻混等直段與引射氣流引射氣流等直段的面積比由引射氣流在引射氣流擴(kuò)張段出口截面馬赫數(shù)確定。

優(yōu)選的，所述摻混收斂段的收斂角滿足：4°≤α₁₁≤5°，所述摻混擴(kuò)張段的擴(kuò)張角滿足：4°≤α₁₂≤5°。

優(yōu)選的，所述摻混收斂段的收斂角和摻混擴(kuò)張段的擴(kuò)張角均為4.4°。

優(yōu)選的，所述低壓室1的直徑為D₁，所述低壓室1的直徑滿足方程：D₁＝1.05×D_c11，其中，D₁的單位為mm。

優(yōu)選的，所述過渡段2的長(zhǎng)度為S₁，所述過渡段2的長(zhǎng)度滿足方程：S₁＝D₁-D_c11，其中，S₁的單位為mm。

優(yōu)選的，所述摻混擴(kuò)張段5出口連接抽氣設(shè)備或直接與大氣接觸。

本發(fā)明所述引射器的工作原理為：高壓氣源內(nèi)的高壓氣體通過引射氣流輸送管道進(jìn)入引射氣流輸入段，所述高壓氣體經(jīng)過類拉瓦爾噴管形狀的引射氣流收斂段，引射氣流等直段，引射氣流擴(kuò)張段后形成超音速高壓氣流，進(jìn)而引射沿導(dǎo)流錐從低壓室入口進(jìn)入的低壓的被引射氣流，高壓的超音速引射氣流和低壓的被引射氣流在類拉瓦爾噴管形狀的摻混收斂段，摻混等直段，摻混擴(kuò)張段充分混合，提高了被引射氣流的靜壓，當(dāng)摻混后的混合氣流靜壓大于等于0.11Mpa時(shí)，引射器出口可直接與大氣連通，當(dāng)摻混后的混合氣流靜壓小于0.11Mpa時(shí)，引射器出口仍需再連接一級(jí)引射器。

最后說明的是，以上實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改和等同替代，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。