一種縮比發(fā)動機的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種發(fā)動機領(lǐng)域使用的試驗裝置，特別是一種縮比發(fā)動機，主要用于發(fā)動機噴嘴的設(shè)計定型和火箭發(fā)動機的燃燒穩(wěn)定性和熱防護研宄領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著航天探索競爭越來越激烈和人們意識的增強，迫切需要研宄新型大推力火箭發(fā)動機。火箭發(fā)動機研制是一項重大系統(tǒng)工程，研制過程中會遇到許多困難，其中不穩(wěn)定性燃燒是不可逾越的重大課題。
[0003]由于不穩(wěn)定燃燒的復(fù)雜性一般在發(fā)動機研制初級階段就要考慮燃燒穩(wěn)定性因素?，F(xiàn)有理論還無法完全解釋不穩(wěn)定燃燒的產(chǎn)生機理，需要通過試驗驗證完成發(fā)動機的穩(wěn)定性評定。最理想辦法是進行全尺寸發(fā)動機試驗，得到的結(jié)果是最精確的，但要付出高昂的時間和金錢代價，在追求資金高效利用的今天往往是不可取的。另外，全尺寸發(fā)動機的試驗條件非常惡劣，完整的試驗數(shù)據(jù)的獲取具有很大困難。
[0004]縮比發(fā)動機是對全尺寸發(fā)動機按照相似性原則得到的縮小尺寸發(fā)動機，由于尺寸較小，試驗的時間金錢成本較低，在一定程度上能夠代替全尺寸發(fā)動機進行試驗，所以一般情況是采用縮比發(fā)動機進行試驗，得到相關(guān)數(shù)據(jù)再推算到全尺寸發(fā)動機，從而減少研制資金和時間。同時，縮比性發(fā)動機由于尺寸小、室壓低，更有利于獲取更為詳細(xì)的試驗數(shù)據(jù)。
[0005]現(xiàn)有的縮比發(fā)動機主要是針對燃燒室內(nèi)壓力可變的特征進行研宄，通用性較差，設(shè)計中也沒有考慮全尺寸發(fā)動機的聲學(xué)因素。本設(shè)計主要針對受相鄰噴嘴影響較小的氣液同軸式噴嘴，進行試驗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種結(jié)構(gòu)簡單、通用性強的縮比發(fā)動機。
[0007]另外，本發(fā)明還提供一種縮比發(fā)動機，能考察氣液同軸式噴嘴和燃燒室聲學(xué)之間耦合影響，能實現(xiàn)氧氣入口條件、氧管延長段長度以及鎖緊長度的連續(xù)變化調(diào)節(jié)。
[0008]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
一種縮比發(fā)動機，包括依次同軸設(shè)置的噴注器、燃燒室和噴管，且噴注器、燃燒室和噴管相互之間均為可拆卸連接；所述噴注器包括依次同軸設(shè)置的氧腔、氧管延長段、氧管和燃料腔，且氧腔、氧管延長段、氧管和燃料腔相互之間也均為可拆卸連接；所述氧腔上設(shè)置有氧入口，燃料腔上設(shè)置有燃料入口，氧管延長段的中心沿軸向設(shè)置有貫通的中心容腔。
[0009]所述中心容腔的形狀為圓柱形或錐形或倒錐形。
[0010]所述氧腔內(nèi)設(shè)置有能夠軸向移動的滑桿，滑桿的一端可拆卸連接有帶孔活塞或氣針或調(diào)整筒，所述帶孔活塞或氣針或調(diào)整筒均能夠在氧管延長段的中心容腔內(nèi)軸向移動。
[0011]當(dāng)所述滑桿與帶孔活塞可拆卸連接時，帶孔活塞的外圓周表面能與中心容腔的內(nèi)表面滑動密封連接；帶孔活塞能在滑桿的帶動下，在中心容腔內(nèi)軸向移動，實現(xiàn)氧管延長段長度的連續(xù)變化。
[0012]所述氣針的形狀為錐形，當(dāng)所述滑桿與氣針可拆卸連接時，氣針能在滑桿的帶動下，在中心容腔內(nèi)軸向移動，實現(xiàn)氧氣入口條件的連續(xù)變化。
[0013]所述氧管的末端與噴注面之間的距離，稱之為縮進長度；當(dāng)所述滑桿與調(diào)整筒可拆卸連接時，調(diào)整筒能在滑桿的帶動下，在中心容腔內(nèi)軸向移動，實現(xiàn)縮進長度的連續(xù)變化。
[0014]所述調(diào)整筒與滑桿相連接的一端為封閉端，該封閉端設(shè)置有僅供氧氣通過的氣孔；調(diào)整筒的另一端為開口設(shè)置。
[0015]所述滑桿的另一端與線性電機相連接，線性電機驅(qū)動滑桿的軸向移動；所述線性電機與氧腔之間設(shè)置有滑動密封段，該滑動密封段包括依次同軸套裝于滑桿上的有孔密封端、滑動密封腔、密封槽和滑動密封環(huán)，所述密封槽的兩側(cè)均還設(shè)置有O型密封環(huán)，所述滑動密封腔上設(shè)置有密封氣體入口，通過密封氣體擠壓密封槽兩側(cè)的O型密封環(huán)，實現(xiàn)滑動密封。
[0016]所述噴注器和燃燒室兩者之間還同軸且可拆卸連接有一個透明觀察段。
[0017]本發(fā)明采用上述結(jié)構(gòu)后，具有如下有益效果:
1.當(dāng)上述噴注器內(nèi)無滑桿設(shè)置時，能進行噴注器結(jié)構(gòu)參數(shù)及燃燒室壓力、氧管延長段長度對燃燒穩(wěn)定性影響的實驗研宄。噴注器結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化主要包括:氧氣管長度、氧氣和燃料入口條件對穩(wěn)定的影響。由于噴注器、燃燒室和噴管之間均為可拆卸連接，故能通過更換不同型號或長度的氧管、氧管延長段、擋油環(huán)、燃料管和燃燒室，從而實現(xiàn)不同的燃燒室聲學(xué)振蕩頻率。
[0018]2.當(dāng)上述噴注器內(nèi)設(shè)置有滑桿時，能在無滑桿試驗基礎(chǔ)上，通過滑桿沿軸向的連續(xù)滑動來實現(xiàn)氧氣延長段的長度、縮進長度、氧氣入口條件等的連續(xù)變化對燃燒室穩(wěn)定性的影響。
[0019]總之，通過不同部件的裝配組合，實現(xiàn)多樣化試驗任務(wù)。
【附圖說明】
[0020]圖1顯示了本發(fā)明一種縮比發(fā)動機的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2顯示了本發(fā)明一種縮比發(fā)動機的剖視圖；
圖3顯示了本發(fā)明中噴注器的分解示意圖；
圖4顯示了氧腔內(nèi)無滑桿設(shè)置時的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5顯示了滑桿與帶孔活塞可拆卸連接時噴注器的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖6顯示了滑桿與氣針可拆卸連接時噴注器的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖7顯示了滑桿與調(diào)整筒可拆卸連接時噴注器的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖8顯示了滑桿的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖9顯示了帶孔活塞的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖10顯示了氣針的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖11顯示了調(diào)整筒的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖12顯示了無孔密封端的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖13顯示了滑動密封腔的立體結(jié)構(gòu)示意圖； 圖14顯示了過渡環(huán)的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖15顯示了氧管的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖16顯示了氧管延長段內(nèi)的中心容腔為圓柱形時的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖17顯示了氧管延長段內(nèi)的中心容腔為錐形時的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖18顯示了氧管延長段內(nèi)的中心容腔為倒錐形時的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]其中有:1.線性電機；11.聯(lián)軸器；12.電機輸出軸；2.滑動密封段；21.有孔密封端；22.滑動密封腔；221.密封氣體入口 ；23.密封槽；24.滑動密封環(huán)；3.噴注器；31.氧腔；311.氧入口 ；312.第一傳感器接口 ；32.滑桿；321.帶孔活塞；322.氣針；323.調(diào)整筒；33.氧管延長段；331.過渡環(huán)；332.中心容腔；34.氧管；341.擋油環(huán)；342.噴嘴密封環(huán)；35.燃料腔；351.燃料入口 ；352.第二傳感器接口 ；4.透明觀察段；5.燃燒室；6.噴管；7.無孔密封端。
【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖和具體較佳實施方式對本發(fā)明作進一步詳細(xì)的說明。
[0023]如圖1和圖2所示，一種縮比發(fā)動機，包括依次同軸設(shè)置的噴注器3、透明觀察段4、燃燒室5和噴管6。噴注器3、透明觀察段4、燃燒室5和噴管6相互之間均為可拆卸連接。
[0024]如圖3和圖4所示，噴注器3包括依次同軸設(shè)置的氧腔31、氧管延長段33、氧管34和燃料腔35，且氧腔31、氧管延長段33、氧管34和燃料腔35相互之間也均為可拆卸連接。
[0025]氧腔31內(nèi)根據(jù)需要，可以設(shè)置滑桿32，也可以不設(shè)置滑桿32。
[0026]一、氧腔31內(nèi)不設(shè)置滑桿32
如圖4所示，噴注器3內(nèi)無滑桿32設(shè)置，噴注器3的左端采用如圖12所示的無孔密封端7進行密封。
[0027]上述這種設(shè)置方式，能進行噴注器3結(jié)構(gòu)參數(shù)及燃燒室5內(nèi)壓力、氧管延長段33長度對燃燒穩(wěn)定性影響的實驗研宄。噴注器3結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化主要包括:氧氣管長度、氧氣和燃料入口條件對穩(wěn)定的影響。由于上述噴注器3、透明觀察段4、燃燒室5和噴管6之間均為可拆卸連接，故能通過更換不同型號或長度的氧管34、氧管延長段33、擋油環(huán)341、燃料管和燃燒室5，從而實現(xiàn)不同的燃燒室聲學(xué)振蕩頻率。
[0028]二、氧腔31內(nèi)設(shè)置滑桿32
如圖1、圖2和圖3所示，均為氧腔31內(nèi)設(shè)置有滑桿32的情形，滑桿32的立體結(jié)構(gòu)，如圖8所示。氧腔31的左側(cè)從左至右依次設(shè)置有線性電機I和滑動密封段2。
[0029]滑動密封段2包括依次同軸套裝于滑桿32上的有孔密封端21、滑動密封腔22、密封槽23和滑動密封環(huán)24。
[0030]滑動密封腔22的立體結(jié)構(gòu)，如圖13所示，滑動密封腔22的頂部設(shè)置有密封氣體入口 221，滑動密封腔22的右側(cè)，能與氧腔31的左側(cè)相配合。
[0031]如圖3所示，密封槽23的兩側(cè)均還設(shè)置有O型密封環(huán)，從密封氣體入口通入密封氣體，該密封氣體將擠壓密封槽23兩側(cè)的O型密封環(huán)，從而實現(xiàn)滑動密封。
[0032]上述氧腔31的立體結(jié)構(gòu)圖15所示