超燃冲压发动机燃气分析高焓取样探针.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108225777A(43)申请公布日2018.06.29(21)申请号201711452356.9(22)申请日2017.12.27(71)申请人中国航发四川燃气涡轮研究院地址610500四川省成都市新军路六号(72)发明人张杰朱涛王军刘重阳蒙正猛(74)专利代理机构中国航空专利中心11008代理人杜永保(51)Int.Cl.G01M15/02(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称超燃冲压发动机燃气分析高焓取样探针(57)摘要本发明属于航空航天测试技术领域，提供一种超燃冲压发动机燃气分析高焓取样探针，特别是提供一种在暂冲式超燃冲压发动机燃发器及发动机燃烧室试验中用于捕获真实高焓燃气的燃气取样探针。CN108225777ACN108225777A权利要求书1/1页1.超燃冲压发动机燃气分析高焓取样探针，其特征在于，包括取样头部(1)、燃气管(8)、燃气接嘴(13)，所述取样头部(1)的每个样气接头(101)分别与燃气管(8)在保持相同的同轴度的基础上相焊接，燃气管(8)末端连接燃气接嘴(13)，取样头部(1)外形采用30°前缘楔形结构，样气接头(101)设有取样小孔(1011)，燃气从取样小孔(1011)进入样气接头(101)内。2.根据权利要求1所述的超燃冲压发动机燃气分析高焓取样探针，其特征在于，所述样气接头(101)还包括扩张段(1012)和直通道(1013)，扩张段(1012)位于取样小孔(1011)与直通道(1013)之间。3.根据权利要求2所述的超燃冲压发动机燃气分析高焓取样探针，其特征在于，样气接头(101)的直通道(1013)与燃气管(8)突扩搭接，燃气管(8)的内径大于直通道(1013)的内径。4.根据权利要求3所述的超燃冲压发动机燃气分析高焓取样探针，其特征在于，取样小孔(1011)直径选取Φ1.50mm，扩张后直通道(1013)内径为Φ2.15mm，燃气管(8)内径φ4mm，使样气处于双重扩张降温。5.根据权利要求1所述的超燃冲压发动机燃气分析高焓取样探针，其特征在于，还包括水冷系统，所述水冷系统包括取样头部(1)的冷却通道和燃气管(8)外部的导流通道以及水管接头(14)，所述冷却通道连接导流通道，导流通道连接水管接头(14)。6.根据权利要求5所述的超燃冲压发动机燃气分析高焓取样探针，其特征在于，水管接头(14)的水流通道截面积小于导流通道的最小截面积，必须保证冷却水系统的最小流通面积为15.32mm2，提供冷却水量至少0.096Kg/s。7.根据权利要求1所述的超燃冲压发动机燃气分析高焓取样探针，其特征在于，取样头部(1)前缘后方有两个对称的侧面凹槽以抑制头部斜激波，所述侧面凹槽倾角为30°。8.根据权利要求1所述的超燃冲压发动机燃气分析高焓取样探针，其特征在于，还包括尾流板(11)，所述的尾流板(11)主要用于保证取样探针后端的流场品质，减小脱体激波对超音速流场的尾迹长度，提高流场品质。9.根据权利要求1所述的超燃冲压发动机燃气分析高焓取样探针，其特征在于，燃气管(8)必须保证样气平滑过渡，不得存在直角拐点。2CN108225777A说明书1/4页超燃冲压发动机燃气分析高焓取样探针技术领域[0001]本发明属于航空航天测试技术领域，提供一种超燃冲压发动机燃气分析高焓取样探针，特别是提供一种在暂冲式超燃冲压发动机燃发器及发动机燃烧室试验中用于捕获真实高焓燃气的燃气取样探针。背景技术[0002]在发展高超声速推进的过程中,超燃冲压发动机始终是一个关注的热点。进行超燃冲压发动机燃烧室综合性能评估时，由于燃烧室内温度较高、燃气速度快、燃烧室内存在复杂的激波系的影响，且相互耦合，很难对综合性能进行直接的确定。目前，在已有的多种燃烧室性能评估方法中，取样法以其多点测量、结构简单、材料易寻和可对产物分析的特点，得到了关注。[0003]取样探针取样，进而对高焓燃气进行组分分析，是进行气体成分分析，进而测定综合性能(燃烧效率、燃烧室出口温度、余气系数、进口流场均匀性等)的一种优选的分析手段。对超燃冲压发动机进行取样分析的难点主要来自于被测流场的高焓燃气和高马赫数。高焓的影响主要是对取样探针结构、材料、冷却、加工等方面的影响，实现高焓燃气的快速冻结化学反应也具有一定的难度。高马赫数的影响主要是激波对采样的影响和取样探针的结构强度。[0004]日本国家宇航实验室TohruMitani等人还利用探针取样/色谱分析的方法对超燃冲压发动机燃烧室出口尾气进行了微流量取样分析，获得了有意义的燃烧效率；国防科大潘余等教授采用气体取样-色谱分析法，对燃烧室出口进行小流量采样，再通过色谱仪分析出样气中CO、CO2和未燃碳氢化合物等成