本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種與進(jìn)氣道串聯(lián)布局的預(yù)冷器流動損失測量系統(tǒng)，包括按氣流方向依次設(shè)置的壓力調(diào)節(jié)段、設(shè)備噴管、等直喉道段、擴(kuò)張段、預(yù)冷器和收縮段；測量系統(tǒng)還包括：堵錐，在預(yù)冷器出口設(shè)置一個節(jié)流堵錐，模擬不同的壓氣機(jī)進(jìn)口壓強(qiáng)工況；溫度傳感器，測量所述預(yù)冷器出口靜溫；紋影儀，配合擴(kuò)張段的標(biāo)尺內(nèi)確定結(jié)尾激波位置；總壓耙和靜壓耙，布置在預(yù)冷器出口，分別用于測量總壓和靜壓，通過各參數(shù)計(jì)算獲得預(yù)冷器總壓恢復(fù)系數(shù)，從而能快速在來流情況下預(yù)估預(yù)冷組合發(fā)動機(jī)內(nèi)空氣流經(jīng)預(yù)冷器時(shí)的總壓損失，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)合理的進(jìn)氣道預(yù)冷器布局設(shè)計(jì)，降低設(shè)計(jì)成本，提高設(shè)計(jì)效率。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及高超聲速組合動力換熱預(yù)冷，具體為一種與進(jìn)氣道串聯(lián)布局的預(yù)冷器流動損失測量系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
1、水平起降、可重復(fù)使用高超聲速飛行器具有重要的軍事和民用價(jià)值，是當(dāng)前航空航天領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)；高超聲速飛行器對于推進(jìn)系統(tǒng)而言有較高要求，高性能的動力系統(tǒng)對于發(fā)展高超聲速飛行器而言是至關(guān)重要的。高超聲速飛行器動力系統(tǒng)須具備從亞聲速加速到超聲速再加速到高超聲速的能力，然而單一的渦輪、沖壓、火箭動力裝置難以在寬速域、寬空域內(nèi)工作，截止至今，現(xiàn)有的高超聲速動力系統(tǒng)方案，包括渦輪沖壓組合發(fā)動機(jī)、火箭沖壓組合發(fā)動機(jī)、渦輪沖壓火箭組合發(fā)動機(jī)、預(yù)冷組合發(fā)動機(jī)等多種方案。
2、其中預(yù)冷組合發(fā)動機(jī)近年來得到了更多的關(guān)注；高超聲速飛行器在高馬赫數(shù)飛行時(shí)，來流空氣滯止溫度很高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過壓氣機(jī)葉片可承受范圍，而且來流溫度過高會導(dǎo)致空氣難以壓縮，發(fā)動機(jī)工作性能會大幅下降，使用進(jìn)氣預(yù)冷的技術(shù)可以改善高超聲速飛行器飛行時(shí)發(fā)動機(jī)的工作性能，提高發(fā)動機(jī)工作效率，緩解發(fā)動機(jī)熱端及進(jìn)氣通道內(nèi)的熱防護(hù)問題，對于擴(kuò)展飛行器飛行包線和提高發(fā)動機(jī)推重比具有重要意義。
3、預(yù)冷器將進(jìn)氣道捕獲的高溫氣流進(jìn)行冷卻，以此避免高馬赫數(shù)進(jìn)口條件下壓氣機(jī)前氣流溫度過高，但是同時(shí)由于預(yù)冷器的加入，空氣流經(jīng)預(yù)冷器時(shí)其總壓恢復(fù)系數(shù)較低，會帶來較大的損失，空氣總壓下降會影響發(fā)動機(jī)工作性能，因此提出一種與進(jìn)氣道串聯(lián)布局的預(yù)冷器流動損失測量系統(tǒng)，來測量預(yù)冷器的流動損失，以便于在較短的時(shí)間內(nèi)縮短預(yù)冷進(jìn)氣道的設(shè)計(jì)時(shí)間。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
>1、本專利技術(shù)的目的是提供一種與進(jìn)氣道串聯(lián)布局的預(yù)冷器流動損失測量系統(tǒng)，能有效解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。2、為解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)采用了以下技術(shù)方案：一種與進(jìn)氣道串聯(lián)布局的預(yù)冷器流動損失測量系統(tǒng)，包括按氣流方向依次設(shè)置的壓力調(diào)節(jié)段、設(shè)備噴管、等直喉道段、預(yù)冷器和收縮段；所述測量系統(tǒng)設(shè)置有擴(kuò)張段，位于所述等直喉道段和預(yù)冷器之間，以及
3、還包括：
4、堵錐，在預(yù)冷器出口設(shè)置一個節(jié)流堵錐，模擬不同的壓氣機(jī)進(jìn)口壓強(qiáng)工況；
5、溫度傳感器，測量所述預(yù)冷器出口靜溫；
6、紋影儀，配合擴(kuò)張段的標(biāo)尺內(nèi)確定結(jié)尾激波位置；
7、總壓耙和靜壓耙，布置在預(yù)冷器出口，分別用于測量總壓和靜壓。
8、優(yōu)選地，通過調(diào)節(jié)堵錐，使得擴(kuò)張通道內(nèi)存在一道結(jié)尾激波；且所述擴(kuò)張段進(jìn)口至結(jié)尾激波前、結(jié)尾激波后至預(yù)冷器進(jìn)口前均假設(shè)為一維絕熱等熵流動。
9、優(yōu)選地，預(yù)先設(shè)計(jì)擴(kuò)張段面積變化規(guī)律adiffuer＝a(x)，并帶有表征位置的刻度標(biāo)尺，通過紋影確定結(jié)尾激波所在位置的橫截面面積a1；
10、聯(lián)立結(jié)尾激波波前截面與擴(kuò)張段進(jìn)口的流量連續(xù)方程和流量函數(shù)方程即可得到結(jié)尾激波波前馬赫數(shù)m1：
11、
12、m0為等直喉道段的馬赫數(shù)和a0為等直喉道段的橫截面面積，k為比熱容比；
13、通過正激波波前波后參數(shù)關(guān)系式確定正激波波后氣流馬赫數(shù)m2：
14、
15、再通過聯(lián)立結(jié)尾激波波后截面a2與預(yù)冷器進(jìn)口截面a3的流量連續(xù)方程和流量函數(shù)方程即可得到預(yù)冷器進(jìn)口馬赫數(shù)m3：
16、
17、優(yōu)選地，通過在預(yù)冷器出口布置總壓耙和靜壓耙，測量出口氣流的總壓和靜壓，換算獲得出口馬赫數(shù)；并基于溫度傳感器，測量得出口氣流靜溫t4，通過如下公式計(jì)算總溫
18、
19、總壓恢復(fù)系數(shù)為：
20、
21、其中，為擴(kuò)張段進(jìn)口總溫，a4是預(yù)冷器出口面積，m4為預(yù)冷器出口馬赫數(shù)；m4為預(yù)冷器出口馬赫數(shù)，通過預(yù)冷器出口的總壓耙和靜壓耙測量獲得。
22、有益效果：通過本專利技術(shù)的測量系統(tǒng)，能快速在來流情況下預(yù)估預(yù)冷組合發(fā)動機(jī)內(nèi)空氣流經(jīng)預(yù)冷器時(shí)的總壓損失，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)合理的進(jìn)氣道預(yù)冷器布局設(shè)計(jì)，降低設(shè)計(jì)成本，提高設(shè)計(jì)效率。
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【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種與進(jìn)氣道串聯(lián)布局的預(yù)冷器流動損失測量系統(tǒng)，包括按氣流方向依次設(shè)置的壓力調(diào)節(jié)段、設(shè)備噴管、等直喉道段、預(yù)冷器和收縮段；其特征在于，所述測量系統(tǒng)設(shè)置有擴(kuò)張段，位于所述等直喉道段和預(yù)冷器之間，以及
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種與進(jìn)氣道串聯(lián)布局的預(yù)冷器流動損失測量系統(tǒng)，其特征在于：通過調(diào)節(jié)堵錐，使得擴(kuò)張通道內(nèi)存在一道結(jié)尾激波；且所述擴(kuò)張段進(jìn)口至結(jié)尾激波前、結(jié)尾激波后至預(yù)冷器進(jìn)口前均假設(shè)為一維絕熱等熵流動。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種與進(jìn)氣道串聯(lián)布局的預(yù)冷器流動損失測量系統(tǒng)，其特征在于：預(yù)先設(shè)計(jì)擴(kuò)張段面積變化規(guī)律Adiffuer＝A(x)，并帶有表征位置的刻度標(biāo)尺，通過紋影確定結(jié)尾激波所在位置的橫截面面積A1；根據(jù)流量守恒和正激波假設(shè)確定擴(kuò)張段內(nèi)正激波波前波后的馬赫數(shù)M1、M2和預(yù)冷器進(jìn)口馬赫數(shù)M3：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種與進(jìn)氣道串聯(lián)布局的預(yù)冷器流動損失測量系統(tǒng)，其特征在于：通過在預(yù)冷器出口布置總壓耙和靜壓耙，測量出口氣流的總壓和靜壓，換算獲得出口馬赫數(shù)；并基于溫度傳感器，測量得出口氣流靜溫T4，通過如下公式計(jì)算總溫
【技術(shù)特征摘要】
1.一種與進(jìn)氣道串聯(lián)布局的預(yù)冷器流動損失測量系統(tǒng)，包括按氣流方向依次設(shè)置的壓力調(diào)節(jié)段、設(shè)備噴管、等直喉道段、預(yù)冷器和收縮段；其特征在于，所述測量系統(tǒng)設(shè)置有擴(kuò)張段，位于所述等直喉道段和預(yù)冷器之間，以及
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種與進(jìn)氣道串聯(lián)布局的預(yù)冷器流動損失測量系統(tǒng)，其特征在于：通過調(diào)節(jié)堵錐，使得擴(kuò)張通道內(nèi)存在一道結(jié)尾激波；且所述擴(kuò)張段進(jìn)口至結(jié)尾激波前、結(jié)尾激波后至預(yù)冷器進(jìn)口前均假設(shè)為一維絕熱等熵流動。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種與進(jìn)氣道串聯(lián)布局的預(yù)冷器流...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：蘇緯儀，楊振均，李露露，宋磊，
申請(專利權(quán))人：南京航空航天大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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