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(nèi)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(nèi)形成空氣腔，雙組元噴注器包括噴注殼體、設置在殼體內(nèi)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(nèi)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(nèi)。本實用新型加熱器可在大流量、高溫條件下實現(xiàn)空氣、氧氣和液體燃料三組元的快速啟動和穩(wěn)定燃燒，且結(jié)構(gòu)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(shù)領(lǐng)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(tǒng)，特別是吸氣式發(fā)動機試驗系統(tǒng)，如大流量高溫直連式或自由射流式試驗系統(tǒng)，以及高溫風洞設備。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著航空航天技術(shù)的快速發(fā)展，高馬赫數(shù)、大空域、高性能吸氣式動力裝置成為國內(nèi)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(tài)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(shù)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(shù)和結(jié)構(gòu)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(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是:超大型加熱器在大流量、高溫條件下實現(xiàn)空氣、氧氣和液體燃料三組元的快速啟動和穩(wěn)定燃燒，且結(jié)構(gòu)可靠，燃燒效率高。
[0004]本實用新型的技術(shù)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(nèi)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(nèi)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(nèi)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(nèi)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(nèi)。
[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(jīng)過直流式空氣噴嘴61進入燃燒筒，一部分空氣經(jīng)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(huán)。
[0012]本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)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(nèi)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(shù)，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(xiàn)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(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2為本實用新型的雙組元噴注器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖3為本實用新型的空氣噴射器結(jié)構(gòu)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(nèi)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(nèi)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(nèi)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(nèi)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(nèi)。噴注管道32數(shù)量和排列方式可以根據(jù)加熱器的具體參數(shù)進行調(diào)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(jīng)過直流式空氣噴嘴61進入燃燒筒，一部分空氣經(jīng)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(huán)。
[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(jīng)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(jīng)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(xiàn)三組元可靠點火和快速啟動，每個噴注單元形成穩(wěn)定的小火炬，并形成中心主燃區(qū)，實現(xiàn)三組元的穩(wěn)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(huán)5分級冷卻燃燒室內(nèi)壁，同時與中心主燃區(qū)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(shù)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(tǒng),特別是吸氣式發(fā)動機試驗系統(tǒng),如大流量高溫直連式或自由射流式試驗系統(tǒng)，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(huán)、氣膜冷卻環(huán)、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(jié)構(gòu)設計巧妙、可靠性高。
【權(quán)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(nèi)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(nèi)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(nèi)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(nèi)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(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)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(jīng)過直流式空氣噴嘴(61)進入燃燒筒，一部分空氣經(jīng)過空氣分流孔(62)進入冷卻流道進行冷卻。
3.根據(jù)權(quán)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(huán)。
【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(yōu)先權(quán)日:2013年7月17日
【發(fā)明者】李小平, 肖虹, 呂發(fā)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