一種快速啟動的地面超大型三組元加熱器的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種快速啟動的地面超大型三組元加熱器，包括點火器、殼體、空氣接頭、設置在殼體內的雙組元噴注器、空氣噴注器和燃燒筒、氧氣、燃料接頭以及喉道，喉道、空氣接頭分別固定在殼體的兩端，殼體內形成空氣腔，雙組元噴注器包括噴注殼體、設置在殼體內的多個均勻排布的噴注管道以及固定噴注管道的分隔板，分隔板將噴注殼體內腔分為氧氣腔和燃料腔，噴注管道與氧氣腔和燃料腔連通，氧氣接頭通過氧氣管與氧氣腔連通，燃料接頭通過燃料管與燃料腔連通，空氣噴注器固定在噴注殼體上，空氣噴注器的出口位于燃燒筒內。本實用新型加熱器可在大流量、高溫條件下實現空氣、氧氣和液體燃料三組元的快速啟動和穩定燃燒，且結構可靠，燃燒效率高。
【專利說明】一種快速啟動的地面超大型三組元加熱器
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種快速啟動的地面超大型三組元加熱器，可用于大型地面試驗系統，特別是吸氣式發動機試驗系統，如大流量高溫直連式或自由射流式試驗系統，以及高溫風洞設備。
【背景技術】
[0002]近年來，隨著航空航天技術的快速發展，高馬赫數、大空域、高性能吸氣式動力裝置成為國內外的研究熱點，開展地面試驗是吸氣式動力裝置研究的重要手段，需要建設先進的高溫、大流量地面直連式或自由射流式試驗設備，以滿足動力裝置的試驗研究。在該類型地面試驗設備的研制過程中，為了模擬動力裝置在飛行狀態下的來流空氣條件，通常在設備的前端設置空氣加熱器來解決大流量空氣加熱的技術問題，燃料燃燒的直接加熱方式是采用常用加熱方式之一的加熱器。隨著吸氣式動力裝置的飛行馬赫數和結構尺度的增大，要求加熱器的空氣流量也將增大，溫度提高，需要研制超大型的加熱器滿足動力裝置的試驗要求。
【發明內容】
[0003]本實用新型所要解決的技術問題是:超大型加熱器在大流量、高溫條件下實現空氣、氧氣和液體燃料三組元的快速啟動和穩定燃燒，且結構可靠，燃燒效率高。
[0004]本實用新型的技術解決方案是:
[0005]一種快速啟動的地面超大型三組元加熱器，其特殊之處在于:包括點火器11、殼體10、空氣接頭、依次設置在殼體10內的雙組元噴注器、空氣噴注器和燃燒筒、設置在殼體上的氧氣接頭和燃料接頭以及喉道，所述喉道與殼體的一端固定連接，
[0006]所述殼體的另一端與空氣接頭連接，所述殼體內形成空氣腔9，
[0007]所述雙組元噴注器包括噴注殼體31、設置在殼體內的多個均勻排布的噴注管道32以及固定噴注管道的分隔板36，所述分隔板將噴注殼體內腔分為氧氣腔34和燃料腔35，所述噴注管道與氧氣腔34和燃料腔35連通，
[0008]所述氧氣接頭通過氧氣管8與氧氣腔34連通，所述燃料接頭通過燃料管與燃料腔35連通，
[0009]所述空氣噴注器固定在噴注殼體31上，空氣噴注器的出口位于燃燒筒內。
[0010]空氣噴注器包括導流筒63和安裝板64，所述導流筒的一端固定在噴注殼體31上，另一端通過安裝板62與殼體連接，所述導流筒為擴口，所述導流筒上設置有多個直流式空氣噴嘴61，所述安裝板上設置有多個空氣分流孔62，所述燃燒筒固定在導流筒63與安裝板64的連接處，所述燃燒筒63與殼體之間形成冷卻流道，一部分空氣經過直流式空氣噴嘴61進入燃燒筒，一部分空氣經過空氣分流孔62進入冷卻流道進行冷卻。
[0011]上述燃燒筒包括多個通過波紋板連接的氣膜冷卻環。
[0012]本實用新型與現有技術相比具有如下優點:[0013]1、本實用新型的加熱器燃燒室直徑Φ480mm，最大流量140kg/s，燃燒室直徑超過同類型加熱器的2倍，流量超過6倍，平均燃氣溫度超過1700K，是目前國內單管加熱器流量最大、燃燒溫度最高的三組元空氣加熱器。
[0014]2、本實用新型采用燃料吹氮技術，解決了加熱器啟動前燃料霧化問題，縮短燃料建壓時間，同時解決了大流量下加熱器快速啟動問題，降低加熱器出現啟動壓力峰的風險。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1為本實用新型的總體結構示意圖；
[0016]圖2為本實用新型的雙組元噴注器結構示意圖；
[0017]圖3為本實用新型的空氣噴射器結構示意圖。
【具體實施方式】
[0018]如圖1所示，一種快速啟動的地面超大型三組元加熱器，包括點火器11、殼體10、空氣接頭1、依次設置在殼體10內的雙組兀噴注器3、空氣噴注器6和燃燒筒5、設置在殼體上的氧氣接頭2和燃料接頭7以及喉道4，喉道4與殼體10的一端固定連接，殼體的另一端與空氣接頭連接，殼體內形成空氣腔9，
[0019]如圖2所示，雙組元噴注器包括噴注殼體31、設置在殼體內的多個均勻排布的噴注管道32以及固定噴注管道的分隔板36，分隔板將噴注殼體內腔分為氧氣腔34和燃料腔35，噴注管道與氧氣腔34和燃料腔35連通，氧氣接頭通過氧氣管8與氧氣腔34連通，燃料接頭通過燃料管與燃料腔35連通，空氣噴注器固定在噴注殼體31上，空氣噴注器的出口位于燃燒筒內。噴注管道32數量和排列方式可以根據加熱器的具體參數進行調整。
[0020]如圖3所示，空氣噴注器包括導流筒63和安裝板64，導流筒的一端固定在噴注殼體31上，另一端通過安裝板62與殼體連接，導流筒為擴口，導流筒上設置有多個直流式空氣噴嘴61，安裝板上設置有多個空氣分流孔62，燃燒筒固定在導流筒63與安裝板64的連接處，燃燒筒63與殼體之間形成冷卻流道，一部分空氣經過直流式空氣噴嘴61進入燃燒筒，一部分空氣經過空氣分流孔62進入冷卻流道進行冷卻。燃燒筒包括多個通過波紋板連接的氣膜冷卻環。
[0021]本實用新型的工作原理和工作過程是:
[0022]氧氣的增加可以大大促進燃料與空氣的燃燒，同時補充因燃料燃燒而消耗的空氣中的氧氣，使加熱器出口燃氣的氧氣百分含量與空氣的相當。
[0023]本實用新型工作時，氧氣由氧氣進口管2進入雙組元噴注器3的氧氣腔經過噴注管道噴入燃燒筒，燃料由燃料接頭7進入雙組元噴注器的燃料腔經過噴注管道噴入燃燒筒，空氣通過空氣接口 I進入空氣腔，部分空氣由空氣噴射器6的直流式空氣噴嘴61噴入燃燒筒，啟動前在燃料中吹入氮氣，氧氣、燃料和部分空氣混合，利用電點火器11進行點火，實現三組元可靠點火和快速啟動，每個噴注單元形成穩定的小火炬，并形成中心主燃區，實現三組元的穩定燃燒，剩余空氣由空氣噴射器的空氣分流孔62進入燃燒筒外通道，然后通過氣膜冷卻環5分級冷卻燃燒室內壁，同時與中心主燃區的燃氣進行摻混，確保加熱器出口的空氣流量和溫度等性能參數滿足設計要求。
[0024]本實用新型公開一種快速啟動的地面超大型三組元加熱器，該加熱器可用于大型地面試驗系統,特別是吸氣式發動機試驗系統,如大流量高溫直連式或自由射流式試驗系統，以及高溫風洞設備。所述加熱器由頭部、身部、雙組元噴注器、空氣噴射環、氣膜冷卻環、氧氣進口管和燃料進口管組成，采用空氣、氧氣和液體燃料(煤油或其它碳氫燃料)三組元燃燒方式對常溫空氣進行加熱，使空氣的流量和溫度達到預定值。該加熱器的流量特別大、溫度高、燃燒效率高、結構設計巧妙、可靠性高。
【權利要求】
1.一種快速啟動的地面超大型三組元加熱器，其特征在于:包括點火器(11)、殼體(10)、空氣接頭、依次設置在殼體(10)內的雙組元噴注器、空氣噴注器和燃燒筒、設置在殼體上的氧氣接頭和燃料接頭以及喉道，所述喉道與殼體的一端固定連接， 所述殼體的另一端與空氣接頭連接，所述殼體內形成空氣腔(9)， 所述雙組元噴注器包括噴注殼體(31)、設置在殼體內的多個均勻排布的噴注管道(32)以及固定噴注管道的分隔板(36)，所述分隔板將噴注殼體內腔分為氧氣腔(34)和燃料腔(35 )，所述噴注管道與氧氣腔(34 )和燃料腔(35 )連通， 所述氧氣接頭通過氧氣管(8)與氧氣腔(34)連通，所述燃料接頭通過燃料管與燃料腔(35)連通， 所述空氣噴注器固定在噴注殼體(31)上，空氣噴注器的出口位于燃燒筒內。
2.根據權利要求1所述的快速啟動的地面超大型三組元加熱器，其特征在于:空氣噴注器包括導流筒(63)和安裝板(64)，所述導流筒的一端固定在噴注殼體(31)上，另一端通過安裝板(62)與殼體連接，所述導流筒為擴口，所述導流筒上設置有多個直流式空氣噴嘴(61)，所述安裝板上設置有多個空氣分流孔(62)，所述燃燒筒固定在導流筒(63)與安裝板(64)的連接處，所述燃燒筒(63)與殼體之間形成冷卻流道，一部分空氣經過直流式空氣噴嘴(61)進入燃燒筒，一部分空氣經過空氣分流孔(62)進入冷卻流道進行冷卻。
3.根據權利要求1或2所述的快速啟動的地面超大型三組元加熱器，其特征在于:所述燃燒筒包括多個通過波紋板連接的氣膜冷卻環。
【文檔編號】F23D11/00GK203478234SQ201320429502
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年7月17日 優先權日:2013年7月17日
【發明者】李小平, 肖虹, 呂發正, 李 榮, 殷帥帥, 唐敏, 房喜榮, 高強, 熊劍 申請人:中國航天科技集團公司第六研究院第十一研究所