本發明專利技術提供了一種火箭增壓法蘭與管路高溫環境聯合試驗裝置，用于進行運載火箭助推氧箱增壓法蘭與管路在高溫增壓氣體壓力和增壓管路膨脹引起的集中力作用下的聯合試驗。以電弧加熱地面試驗設備為依托，結合增壓法蘭與管路的特殊結構，對電弧加熱器下游的細長管道試驗裝置進行了設計，可獲得增壓氣體影響下增壓法蘭筒段的溫度分布，以及結構的應力應變情況。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于飛行器地面模擬試驗裝置領域。更具體地說，本專利技術涉及一種火箭增壓法蘭與管路高溫環境聯合試驗裝置，用于進行運載火箭助推氧箱增壓法蘭與管路在高溫增壓氣體壓力和增壓管路膨脹引起的集中力作用下的聯合試驗。
技術介紹
火箭助推氧箱增壓法蘭在飛行中承受來自高溫增壓氣體壓力和增壓管路膨脹引起的集中力作用，溫度條件惡劣，受力情況復雜，需要模擬高溫氣流的溫度、壓力、流量條件，對增壓法蘭與管路進行高溫增壓氣體環境下的聯合試驗，獲得增壓氣體影響下增壓法蘭筒段的溫度分布，以及結構的應力應變情況。需要建立專業的地面試驗裝置，模擬助推氧箱增壓法蘭在飛行中承受的高溫增壓氣體壓力和增壓管路膨脹引起的集中力作用，獲得增壓法蘭筒段的溫度分布以及結構的應力應變情況在合理設計范圍內，以確保真實上天飛行時該環節不出問題，從而為火箭發射成功保駕護航。電弧加熱試驗設備具有模擬氣體成分真實、參數調節范圍廣、可長時間加熱等優點而成為首選加熱設備，但原低溫增壓法蘭設計時未進行過專門的電弧加熱地面模擬試驗，因此沒有經驗可循。針對增壓法蘭新的使用環境及新的形狀尺寸，需要以電弧加熱地面試驗設備為依托，緊密結合增壓法蘭的特殊結構與試驗的特殊需求對電弧加熱器管道試驗裝置進行設計，設計時需要考慮細長管道的熱脹冷縮、以及如何實現及調節所需熱氣流參數環境等問題。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題:1、一定溫度、壓力及氣體流量的細長彎曲管道流動能否成功實現；2、電弧加熱器混合穩壓室直徑較大，而管道系統通徑較小，二者直徑比為4:1，為防止氣流因通徑突變而產生流動干擾，需要合理解決變徑問題；3、模擬貯箱大而重，為固定支撐點，與另一固定支撐點電弧加熱器之間的細長管路長達5m，試驗過程中在熱氣流的加熱作用下，熱脹量約有7?8_，對增壓法蘭的受力模擬十分不利，甚至可能是破壞性的，要去除此不利影響；4、需要建立節流措施使管道內氣流達到預定高壓值。為了實現根據本專利技術的這些目的和其它優點，提供了一種火箭增壓法蘭與管路高溫環境聯合試驗裝置，其包括:混合穩壓室，其具有一熱氣進氣口、一冷氣進氣口和一出口，所述熱氣進氣口連接在電弧加熱器的輸出端；增壓管路，其包括與所述出口連通的第一管路、增壓法蘭和排氣管路，所述增壓法蘭包括一與所述第一管路連通的第一水平部分和一第一豎直部分，所述排氣管路包括一第二水平部分和一第二豎直部分，所述第二豎直部分與所述第一豎直部分連接，所述第二水平部分的末端設置有一節流喉道，5m長的第一管路可使熱氣流進一步混合均勻，增壓法蘭為直角形狀，折轉90°后焊接于模擬貯箱，排氣管路為“L”形狀，使氣流改換到水平方向排出，是因為真實結構就是直角，實驗時模擬真實結構。節流喉道使管道壓力升至試驗所需考核壓力；測試裝置，其包括設置在所述第一管路上的氣流溫度傳感器和檢測所述增壓管路內氣體的壓力值的壓力傳感器；增壓法蘭測試裝置，其包括設置在所述第一水平部分的豎直位移傳感器和第一溫度傳感器，和設置在所述第一豎直部分上的水平位移傳感器和第二溫度傳感器。優選的是，所述的火箭增壓法蘭與管路高溫環境聯合試驗裝置中，所述第一管路和所述增壓法蘭之間還設置有波紋管，所述波紋管的自然長度小于所述波紋管的安裝長度，波紋管提供細長管道系統熱脹冷縮效應的預拉伸，波紋管是可以伸縮的，安裝前預留的間距大于波紋管長度，所以需要抻長安裝，也就是有一定的預拉伸量。當熱氣流流過，波紋管受熱膨脹，拉伸應力會得到緩解。優選的是，所述的火箭增壓法蘭與管路高溫環境聯合試驗裝置中，所述第一豎直部分焊接在一支撐架上，所述支撐架為模擬貯箱，模擬貯箱實際結構是用來裝燃料的，不是實驗參試的關鍵部件，但是實驗考核部件焊接在它上邊，所以截取了相關的一大塊弧板，簡稱模擬貯箱。優選的是，所述的火箭增壓法蘭與管路高溫環境聯合試驗裝置中，所述出口與所述第一管路之間設置有用于直徑過渡的轉接段，利用轉接段實現過渡，使氣體流動更平穩，并有助于減少壓力損失。優選的是，所述的火箭增壓法蘭與管路高溫環境聯合試驗裝置中，所述混合穩壓室的內徑為Φ200mm，所述增壓管路的通徑為C>50mm。優選的是，所述的火箭增壓法蘭與管路高溫環境聯合試驗裝置中，所述節流喉道為收縮型噴管，用以提高管道壓力，所述收縮型噴管的橫截面積根據預定增壓管路壓力值和氣體流量值計算得到，節流喉道是經過計算設計的。實驗所需壓力與流量跟截面積之間有確定的關系。當實驗時，設計面積已知，加大進氣流量，當管道壓力達到所需壓力時，流量也將剛好達到。優選的是，所述的火箭增壓法蘭與管路高溫環境聯合試驗裝置中，所述熱氣進氣口上設置有一熱氣音速噴嘴，所述冷氣進氣口上設置有一冷氣音速噴嘴；所述熱氣進氣口還外接一熱氣調壓閥；所述冷氣進氣口還外接一冷氣調壓閥。利用該裝置進行火箭增壓法蘭與管路高溫環境聯合試驗包括以下步驟:(a)電弧加熱器點弧后開始加熱空氣，在混合穩壓室里注入一定比例的冷空氣與電弧加熱器流出的熱氣流混合至所需溫度，調節音速噴嘴的截面積和供氣壓力來改變冷氣、熱氣流量；(b)熱氣流沿著管路經兩次折轉后噴出管路，根據預定增壓管路壓力值和氣體流量值計算得到節流當前第1頁1 2 本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種火箭增壓法蘭與管路高溫環境聯合試驗裝置，其特征在于，包括：混合穩壓室，其具有一熱氣進氣口、一冷氣進氣口和一出口，所述熱氣進氣口連接在電弧加熱器的輸出端；增壓管路，其包括與所述出口連通的第一管路、增壓法蘭和排氣管路，所述增壓法蘭包括一與所述第一管路連通的第一水平部分和一第一豎直部分，所述排氣管路包括一第二水平部分和一第二豎直部分，所述第二豎直部分與所述第一豎直部分連接，所述第二水平部分的末端設置有一節流喉道；測試裝置，其包括設置在所述第一管路上的氣流溫度傳感器和檢測所述增壓管路內氣體的壓力值的壓力傳感器；增壓法蘭測試裝置，其包括設置在所述第一水平部分的豎直位移傳感器和第一溫度傳感器，和設置在所述第一豎直部分上的水平位移傳感器和第二溫度傳感器。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：程梅莎，
申請(專利權)人：中國航天空氣動力技術研究院，
類型：發明
國別省市：北京;11
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