本发明涉及一种热喷涂技术领域，尤其是一种模拟热障涂层服役环境的火焰喷射装置及火焰喷射方法。
背景技术：
航空发动机的发展是衡量一个国家国防实力和科技水平的重要标志，提高航空发动机的推重比与涡轮前进口温度是提高发动机性能的重要措施和必然趋势。热障涂层技术、高温单晶合金材料、冷却气膜技术列为航空发动机高温热防护的三大核心技术。然而，单晶高温合金和冷却气膜技术已基本接近材料的熔点和加工技术极限，热障涂层技术是目前提高航空发动机服役温度最切实可行的方法，并且已经在我国的xx10、xx20等型号航空发动机上得到了广泛应用，在其它型号的航空发动机上也有着良好的应用前景。热障涂层过早剥落失效极大的限制了其发展与安全应用，这种情况在我国尤为严重，成为了制约我国热障涂层安全应用的重要瓶颈。
经过半个多世纪的研究，人们逐渐提炼出热障涂层高温氧化、cmas腐蚀、硬质颗粒冲蚀是造成涂层剥落的三大关键因素。由这三个关键因素所构成的极其恶劣的多场耦合服役环境导致服役过程中的热障涂层迅速剥落失效，暴露出合金基底，进而导致航空发动机损坏、飞机失事等严重后果。这是因为热障涂层在高温、冲蚀、腐蚀且马赫数多变的服役环境下，会发生相变、烧结、氧化、冲蚀、腐蚀等多种复杂的失效形式，并最终导致涂层的开裂、剥落失效。为了充分研究和有效预测热障涂层材料的热力化失效和可靠性问题，研制相关的试验加载装置来模拟热障涂层的热、力、化多场耦合环境对其破坏机理进行分析是热障涂层领域的研究热点和发展趋势。
到目前为止，国内涉及到模拟航空发动机多场耦合服役环境方面的试验多采用在炉体内加燃烧器，实现在高温燃气环境下对热障涂层的疲劳寿命进行测试，或采用来测试金属材料、非金属材料以及其他涂层材料的抗冲蚀性能检测，从上述现有技术的案例中可以看出，现有的服役环境的模拟装置，大多只能实现对高性能航空发动机内常温冲蚀，高温热疲劳、热循环等单一载荷或是热、化耦合等服役环境的模拟。且上述高温服役环境都是采用甲烷/丙烷与氧气反应产生的高温气流来实现。无法模拟航空发动机内真实的高温环境，也无法形成与真实环境中速度相同的高温气流。因此，全面真实的模拟热障涂层热、力、化多场耦合服役环境是理解热障涂层破坏机理、实现其安全应用及优化设计的关键问题。
技术实现要素：
(一)发明目的
本发明的目的是提供一种模拟热障涂层服役环境的火焰喷射装置及火焰喷射方法，本装置增设煤油供给系统作为火焰喷射装置的燃料，能够为装置提供真实的模拟环境，有利于推动行业的发展。
(二)技术方案
为解决上述问题，本发明的第一方面提供了一种种模拟热障涂层服役环境的火焰喷射装置，包括：喷枪，包括喷枪壳体和喷嘴，所述喷枪壳体内部设置煤油通道、氧气通道和颗粒通道；煤油供给系统，包括煤油罐和煤油输送管道；所述煤油罐用于存储煤油，所述煤油输送管道的一端连通所述煤油罐，另一端连通所述喷枪壳体内部的煤油通道；用于向所述煤油通道内输送煤油；调压系统，与所述煤油罐连通，用于通过改变所述煤油罐内的气压以调节煤油输送管道向所述喷枪输入煤油的压力；颗粒供给系统，与所述喷枪壳体内部的颗粒通道连通，用于向所述颗粒通道内输送颗粒；助燃系统，与所述喷枪壳体内部的氧气通道连通，用于向所述氧气通道内输送氧气；支撑架，与喷枪连接，用于支撑所述喷枪。
进一步的，所述的喷射装置，其喷枪壳体的内部还设置有：第一油气混合室，一端向外延伸至所述喷枪壳体的端侧，并与端面齐平，另一端向内延伸至所述喷枪壳体与所述喷嘴连接的一端，并与所述喷嘴内设置的第二油气混合室连通，用于为煤油与氧气的混合提供空间；雾化喷嘴，设置在所述第一油气混合室内，其两个输入口分别与所述煤油通道连通和氧气通道连通，用于将输入的液体煤油雾化。
进一步的，所述的喷射装置，其颗粒通道，贯穿所述喷枪壳体内部，一端向外延伸至所述喷枪壳体端侧以外，另一端向内延伸至所述喷嘴内部，用于与颗粒供给系统连通；所述煤油通道，设置在所述喷枪壳体与所述喷嘴连接端相对的一端，且所述煤油通道向外延伸至所述喷枪壳体端侧以外，用于与所述煤油输送管道连通；所述氧气通道，设置在所述喷枪壳体与所述喷嘴连接端相对的一端，且所述氧气通道向外延伸至所述喷枪壳体端侧以外，用于与助燃系统连通。
进一步的，所述的喷射装置，其喷嘴内部设置有：第二油气混合室，形成为环状，其一端与所述第一油气混合室连通，另一端与气体加速通道连通，用于为煤油与氧气的混合提供空间；所述气体加速通道，其一端与所述第二油气混合室连通，另一端沿所述喷嘴向外延伸形成喷口，
至少一个收敛喷嘴，设置在所述气体加速通道内靠近所述喷口的一端，用于对经过的气流加速；气体冷却通道，形成环状，其一端与所述第一油气混合室连通，且内壁贴合于所述第二油气混合室的外壁，另一端向外延伸至与所述喷口齐平的一端。
进一步的，所述的喷射装置，其喷枪还包括：冷却气体输入管，设置在所述喷枪壳体外部，并向所述喷枪壳体内部延伸至与所述冷却通道连通，另一端的端口处设有内螺纹，用于输送冷却气体。
进一步的，所述的喷射装置，其煤油供给系统还包括：煤油过滤器，与所述煤油罐连通，用于过滤煤油罐输出的煤油；两位两通电磁阀，分别与所述过煤油滤器和所述喷枪壳体连通，用于控制煤油的输出；煤油流量计，设置在所述两位两通电磁阀和所述喷枪壳体之间，且所述煤油流量计靠近所述两位两通电磁阀，用于监控煤油输送量；煤油单向阀，设置在所述煤油流量计和所述喷枪壳体之间，且所述煤油单向阀靠近所述喷枪壳体，用于控制煤油的输送方向；支撑式支座，截面成倒“t”形，连接于所述煤油罐的侧面，用于支撑所述煤油罐。
进一步的，所述的喷射装置，其煤油供给系统还包括：氮气进气口，设置在所述煤油罐顶部的中心位置，与所述调压系统连通，用于将所述调压系统内的氮气输送输入所述煤油罐；自动泄压阀口、压差仪口、压力传感器口、电动泄压阀口和备用口，依次均匀排列形成以所述氮气进气口为圆心的半圆；注油口，设置在所述煤油罐顶部，与所述压力传感器口关于所述氮气进气口中心对称，用于将外部油源输入所述煤油罐；泄油口，设置在所述煤油罐底部的中心位置，用于排泄煤油。
进一步的，所述的喷射装置，其调压系统包括：氮气罐，用于存储氮气；氮气输送管道，一端与所述氮气罐连通，另一端与所述煤油罐连通，以向所述煤油罐内输入氮气；氮气减压阀，设置在所述氮气输送管道上靠近所述氮气罐的一端，用于调节输送压力；第一手动调节阀，设置在所述氮气输送管道上，用于控制氮气流量。
进一步的，所述的喷射装置，其颗粒供给系统包括：颗粒送料器，一端与高压空气罐连通，另一端与所述喷枪连通，用于为所述喷枪提供颗粒；高压空气罐，与所述颗粒送料器连接，用于为所述颗粒送料器提供驱动力；第二手动调节阀，设置在所述高压空气罐和所述颗粒送料器之间，用于控制空气流量。
进一步的，所述的喷射装置，其助燃系统包括：氧气罐，用于存储氧气；氧气减压阀，一端与所述氧气罐连通，另一端与所述喷枪连通，用于调节氧气的输送压力；氧气流量计，设置在所述氧气减压阀与所述喷枪之间，用于检测氧气流量；氧气单向阀，设置在所述氧气流量计与所述喷枪之间且靠近所述喷枪的一端，用于控制氧气的输送方向。
根据本发明的另一个方面，提供了一种模拟热障涂层服役环境的火焰喷射方法，采用如上所述的喷射装置执行以下步骤：
启动调压系统，向煤油罐提供压力，待压力达到设定值后，通过压力驱动煤油从煤油罐向喷枪输入；
启动助燃系统，通过自身的压力驱动氧气向喷枪输入；
点火，使煤油燃烧并改变助燃系统对喷枪的氧气供给量，待火焰稳定后，通过调节调压系统，增大煤油罐内压力，以提高焰流的速度，从而调节马赫数至预设值；
启动颗粒供给系统，调节颗粒供给系统向喷枪提供颗粒的速度，进行喷射。
技术方案小结：
本发明技术方案的火焰喷射装置将调压系统与煤油供给系统连通，调压系统以自身的压力，驱动系统内的气体向煤油罐内输入，通过气体的输入量对煤油罐内的压力进行调节。煤油罐利用来自调压系统在煤油罐内形成的压力，向与之连通的喷枪以一定的输送量供给煤油。再将助燃系统内的助燃剂以一定的压力、流量输送至喷枪，使助燃剂与煤油进行多次、充分的混合。待煤油和助燃剂充分混合后，经过喷嘴形成高速气流喷出并点火，形成高温火焰。同时将颗粒从颗粒供给系统输送至喷枪，由于煤油与助燃剂混合后在喷嘴处经加速形成告诉气流，颗粒在经过相同位置时也会在压力的作用下进行加速喷出。从而形成了模拟航空发动机内真实、复杂而多变的热障涂层服役环境。
(三)有益效果
本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：本发明火焰喷射装置采用煤油供给系统为火焰喷射装置提供煤油作为燃料，相对于现有技术中采用甲烷或丙烷作为燃料，在点火燃烧时，煤油可以放出的热量更高，更接近于现实使用的热障涂层高温服役环境。此外，本发明火焰装置还采用了颗粒供给系统，在点燃喷出的高速气流形成喷射火焰的同时，为火焰喷射装置提供了冲蚀颗粒和腐蚀颗粒，以及在喷射前通过调压系统以及喷嘴，大大的提高了对气流以及颗粒的喷射速度，从而使得本发明火焰喷射装置可以提供热障涂层的高温、冲蚀、腐蚀且马赫数多变复杂的服役环境，提高了模拟环境的真实性，对航空领域的进步与发展提供科研基础，更为热障涂层在热、力、化多场耦合复杂服役环境下的失效过程及失效机理提供重要的试验、研究平台。
附图说明
图1是根据本发明实施方式模拟热障涂层服役环境的火焰喷射装置截面示意图；
图2是根据本发明实施方式喷枪的截面示意图；
图3是根据本发明实施方式喷枪的左视图；
图4是根据本发明实施方式煤油罐的俯视图；
图5是根据本发明实施例雾化喷嘴的结构示意图；
图6是根据本发明实施方式模拟热障涂层服役环境的火焰喷射方法流程图。
附图标记：
10：喷枪壳体；11：喷嘴；101：第一油气混合室；102：第二油气混合室；103：颗粒通道；104：煤油通道；105：氧气通道；107：冷却气体输入管；108：气体冷却通道；111：气流加速通道；112：支撑架；201：支撑式支座；202：泄油口；203：煤油单向阀；204：煤油罐；205：注油口；206：氮气进气口；209：煤油输送管道；210：煤油过滤器；211：两位两通电磁阀；212：煤油流量计；213；自动泄压阀口；214:压差仪口；215:压力传感器口；216:电动泄压阀口；217:备用口；301:氮气罐；302：氮气减压阀；303：第一手动调节阀；304：氮气输送管道；401：高压空气罐；402：第二手动调节阀；403：颗粒送料器；501：氧气罐；502：氧气减压阀；503：氧气流量计；504：氧气单向阀。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
在附图中示出了根据本发明实施例的层结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状以及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
以下将参照附图更详细地描述本发明。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。
请参阅图1和图2，图1是根据本发明实施方式模拟热障涂层服役环境的火焰喷射装置截面示意图；图2是根据本发明实施方式喷枪的截面示意图。
根据本发明实施例提供了一种模拟热障涂层服役环境的火焰喷射装置，如图所示，包括：喷枪，包括喷枪壳体10和喷嘴11，所述喷枪壳体10内部设置煤油通道104、氧气通道105和颗粒通道103；煤油供给系统，包括煤油罐204和煤油输送管道209；所述煤油罐204用于存储煤油，所述煤油输送管道209的一端连通所述煤油罐204，另一端连通所述喷枪壳体10内部的煤油通道104；用于向所述煤油通道104内输送煤油；调压系统，与所述煤油罐204连通，用于通过改变所述煤油罐204内的气压以调节煤油输送管道209向所述喷枪输入煤油的压力；颗粒供给系统，与所述喷枪壳体10内部的颗粒通道103连通，用于向所述颗粒通道103内输送颗粒；助燃系统，与所述喷枪壳体10内部的氧气通道连通，用于向所述氧气通道105内输送氧气；支撑架112，与喷枪连接，用于支撑所述喷枪。
其中，喷枪壳体10的内部还设置有：第一油气混合室101，位于所述喷枪壳体内10中部，形成为柱形，一端向外延伸至所述喷枪壳体10的端侧，并与端面齐平，另一端向内延伸至所述喷枪壳体10与所述喷嘴11连接的一端，并与所述喷嘴11内设置的第二油气混合室102连通，用于为煤油与氧气的混合提供空间；雾化喷嘴，设置在所述第一油气混合室101内与所述煤油通道104连通，用于将输入的液体煤油雾化。需要说明的是，第一油气混合室101形成的柱形为圆柱形、棱柱形、长方体等，优选为圆柱形，但不限于上述列举的柱形，还可以为直径为渐变的圆台状和棱台等形状，只要能为输入的煤油以及助燃剂的初步混合提供所需的空间，即在本发明的保护范围。
请参阅图5，图5是根据本发明实施例雾化喷嘴的结构示意图。
如图5所示，雾化喷嘴与煤油通道104向喷枪壳体10内的第一油气混合室101内延伸的一端连接，当煤油经过煤油通道104输入至第一油气混合室101内时，与一同进入的助燃剂直接被连接的雾化喷嘴进行雾化，形成煤油小雾滴，以便进入第一油气混合室101内时，可以与气体助燃剂进行充分的混合。其中，雾化喷嘴与煤油通道104的连接方式可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；优选为可拆卸连接，以便于在雾化喷嘴的功能缺失后进行更换，避免了直接换掉整个喷枪的所造成的资源浪费、成本过高的问题。
另外，雾化喷嘴还与氧气通道105向喷枪壳体内的第一油气混合室101内延伸的一端连接，当氧气经过氧气通道105输入至第一油气混合室101内时，通过调节煤油通通道口与氧气通道口的压力，使二者之间的压力差达到1-6个大气压，优选为2-5个大气压，更优选为4-5个大气压。使得氧气的气体分子与液体煤油分子进行碰撞，形成煤油小雾滴。
本实施例采用雾化喷嘴直接将输入液态煤油和助燃剂(氧气)在压力差的作用下进行雾化，形成小雾滴，增加了与助燃剂的接触面积，使燃烧更加充分，燃烧后可以放出大量的热能，提供更高的温度。
在一可选实施例中，本发明的火焰喷射装置，其颗粒通道103，贯穿所述喷枪壳体10内部，一端向外延伸至所述喷枪壳体10端侧以外，并垂直于该端面的竖中线上另一端向内延伸至所述喷嘴11内部，用于与颗粒供给系统连通。其中，颗粒通道可以直接与颗粒供给系统进行焊接；或在颗粒通道103延伸喷枪壳体10端侧以外的一端设置有内螺纹或外螺纹，以与颗粒供给系统之间形成螺接(可拆卸连接方式的一种)；或其他可拆卸连接，优选为可拆卸连接，以便在发生堵塞或部件老化等故障时，对相应的故障部件进行更换或维修，节省了使用成本。但不限于上述连接方式。
煤油通道104，设置在所述喷枪壳体10与所述喷嘴11连接端相对的一端，并垂直于该端面，且所述煤油通道104向外延伸至所述喷枪壳体10端侧以外，用于与所述煤油输送管道209连通；煤油通道104与煤油输送管道209可以进行焊接或其他固定连接方式连接，也可以在煤油通道104的两端分别设置有内螺纹或外螺纹，延伸至壳体端侧意外的一端，与煤油输送管道209进行螺接(可拆卸方式的一种)，或其他可拆卸方式进行连接，优选为可拆卸连接，以便在发生堵塞或部件老化等故障时，对相应的故障部件进行更换或维修，节省了使用成本。但不限于上述连接方式。另一端的端口设置有内螺纹或外螺纹，以与雾化喷嘴进行螺接(可拆卸连接方式之一)，或其他可拆卸方式连接，以便在煤油无法形成雾化时进行检修。
氧气通道105，设置在所述喷枪壳体10与所述喷嘴11连接端相对的一端，并垂直于该端面，且所述氧气通道向外延伸至所述喷枪壳体10端侧以外，用于与助燃系统连通；所述煤油通道104与所述氧气通道105均成柱状。其中，氧气通道105可以直接与助燃系统进行焊接或其方式他固定连接；或在氧气通道105延伸喷枪壳体端侧以外的一端设置有内螺纹或外螺纹，以与颗粒供给系统之间形成螺接(可拆卸连接方式的一种)；或其他可拆卸连接，优选为可拆卸连接，以便在发生堵塞或部件老化等故障时，对相应的故障部件进行更换或维修，节省了使用成本。但不限于上述连接方式。
请参阅图3，图3是根据本发明实施方式喷枪的左视图。
如图3所示，煤油通道104和氧气通道105关于颗粒通道所在的截面对称，且煤油通道104和氧气通道105分布在以颗粒通道103为圆心的扇形弧线上。在上述实施例中，煤油通道104、氧气通道105以及颗粒通道103的可以为圆柱形管、棱柱形管或方形管等，优选为圆柱形管，且不限于上述列举形状。
在一可选实施例中，本发明的火焰喷射装置，其喷嘴内部设置有：第二油气混合室102，形成为环状，其一端与所述第一油气混合室101连通，另一端与气体加速通道111连通，用于为煤油与氧气的混合提供空间；其中，第二油气混合室102的形状不限于环状，只要其内壁和外壁之间形成的空间可以承载混合后的油气即可。例如，内壁可以是圆筒状，外壁为六棱柱状；或者内壁、外壁均为六棱柱状；或者内壁为五棱柱状、外壁为圆筒状等形状。且与第一油气混合室可以通过焊接、螺接、卡合等方式连接，另一端可以于上述相同的连接方式与气体加速通道111连通且第二油气混合室102的内壁直径小于气体加速通道的最大直径，其外壁大于或等于气体加速通道的最大直径。在与气体加速通道连接的端面设置至少1个通孔，也可为2个、3个4个、5个、6个、7个、8个以及更多个，形成圆周分布在第二油气混合室102的端面；以使得在第二油气混合室102进一步混合的气体燃料(煤油与助燃剂混合后形成的气体燃料)进入的气体加速通道进行加速。本实施例将煤油和助燃剂进行二次混合，使得煤油与助燃剂充分接触，后续的燃烧更为充分，放出更高能量的热量。
气体加速通道111，形成为圆柱状，其一端与所述第二油气混合室102连通，另一端沿所述喷嘴11向外延伸形成喷口，其中，气体加速通道111可以为圆柱状，棱柱状，在接近喷口的位置使其直径减小，优选可以形成一个花瓶状，即圆柱体的直径沿一端向所述喷口方向由大逐渐减小再逐渐增大，且所述喷口的直径小于其与所述第二油气混合室102连通端的最大直径；所述气体加速通道111的最大直径大于所述第二油气混合室102内壁直径，且小于或等于所述第二油气混合室102外壁直径；气体加速通道111的形状不限于上述列举。
至少一个收敛喷嘴，设置在所述气体加速通道内靠近所述喷口的一端，用于对经过的气流加速；其中可以为一个laval喷嘴(拉瓦尔喷嘴)，可以采用一个收缩喷嘴和一个扩张喷嘴进行组合使用形成收敛喷嘴，将收敛喷嘴设置在气体加速通道111靠近喷口处直径最小的部位，在气流和颗粒通过的时候进行先扩张后收缩，以实现对气流和颗粒的进一步加速、能量转化，使气流和颗粒喷出速度达到超音速且实现温度的进一步提高。结合调压系统的压力调节，以及气体加速通道内该处收敛喷嘴的设置，以实现对马赫数的调节。其中，马赫数的设计范围为0-3，优选为0-2，最优值为2。
气体冷却通道108，形成环状，其一端与所述第一油气混合室101连通，且内壁贴合于所述第二油气混合室102的外壁，另一端向外延伸至与所述喷口齐平的一端；所述气体冷却通道108的截面成“z”字形，在所述气体加速通111道最大直径所在长度的中部形成靠近所述气体加速通道111的凸部。其中，气体冷却通道的形状也可以为棱柱状或其他形状，也可以在靠近喷口处形成第二凸部，且两个凸部不与气体加速通道111相接处，以增加对气体加速通道111的冷却效果。
在一可选实施例中，喷枪还包括：冷却气体输入管107，成倒“l”形，设置在所述喷枪壳体10外部，并向所述喷枪壳体10内部延伸至与所述冷却通道108连通，另一端的端口处设有内螺纹，用于输送冷却气体。其中冷却气体输入管107其两个臂管也可以等长，或两个臂之间形成30°、40°、60°、90°、110°或180°的夹角，但不限于上述列举的角度，只要能保证外部冷却气源通过该冷却气体输入管107输入喷枪即可。
在一可选实施例中，火焰喷射装置的煤油供给系统还包括：煤油过滤器210，与所述煤油罐204连通，用于过滤煤油罐204输出的煤油；两位两通电磁阀212，分别与所述煤油过滤器210和所述喷枪壳体10连通，用于控制煤油的输出；煤油流量计212，设置在所述两位两通电磁阀211和所述喷枪壳体10之间，且所述煤油流量计靠近所述两位两通电磁阀211，用于监控煤油输送量；煤油单向阀203，设置在所述煤油流量计212和所述喷枪壳体10之间，且所述煤油单向阀203靠近所述喷枪壳体，用于控制煤油的输送方向；支撑式支座201，截面成倒“t”形，连接于所述煤油罐204的侧面，用于支撑所述煤油罐204。
请参阅图4，图4是根据本发明实施方式煤油罐的俯视图。
在一可选实施例中，如图4所示，火焰喷射装置的煤油供给系统还包括：氮气进气口206，设置在所述煤油罐204顶部的中心位置，与所述调压系统连通，用于将所述调压系统内的氮气输送输入所述煤油罐204；自动泄压阀口213、压差仪口214、压力传感器口215、电动泄压阀口216和备用口217，依次均匀排列形成以所述氮气进气口206为圆心的半圆；注油口205，设置在所述煤油罐204顶部，与所述压力传感器口215关于所述氮气进气口206中心对称，用于将外部油源输入所述煤油罐206；泄油口202，设置在所述煤油罐204底部的中心位置，用于排泄煤油。其中，自动泄压阀口213、压差仪口214、压力传感器口215、电动泄压阀口216、备用口217以及氮气进气口206，各口优选采用螺纹口设计，各口其公称直径为g1/4-g1/2，优选为g1/4。注油口205直径为50-100mm，优选为60-80mm，例如：60mm、65mm、70mm、75mm、或80mm，最优选直径为70mm，泄油口202公称直径为g1/4-g1/2，优选为g1/4。其中g表示管螺纹尺寸标记；mm表示长度单位毫米。需要说明的是，打开自动泄压阀口后可以自动泄压，调整煤油罐内的压力；压差仪口与压差仪连接，用于测定所述容器筒体内油面高度；压力传感器口用于与压力传感器连接，用于测量煤油罐内的气体压力值；电动泄压阀口，可通过电脑控制系统按钮手动开启泄压。其中，在使用前调节煤油罐内的压力值为0.4-0.8mpa，优选为0.4-0.7mpa，更优选为0.5-0.6mp；当燃料被点燃后，则调节煤油罐内的压力值为0.8-1.5mpa，优选为1-1.5mpa，更优选为1-1.2mpa。
在一可选实施例中，火焰喷射装置的调压系统包括：氮气罐301，用于存储氮气；氮气输送管道304，一端与所述氮气罐301连通，另一端与所述煤油罐204连通，以向所述煤油罐204内输入氮气；氮气减压阀302，设置在所述氮气输送管道304上靠近所述氮气罐204的一端，用于调节输送压力；第一手动调节阀303，设置在所述氮气输送管道304上，用于控制氮气流量。
在一可选实施例中，火焰喷射装置的颗粒供给系统包括：颗粒送料器403，一端与高压空气罐401连通，另一端与所述喷枪连通，用于为所述喷枪提供颗粒；高压空气罐401，与所述颗粒送料器403连接，用于为所述颗粒送料器提供驱动力；第二手动调节阀402，设置在所述高压空气罐401和所述颗粒送料器403之间，用于控制空气流量。其中，颗粒送料器403储存的是航空发动机内真实服役环境所需要的冲蚀颗粒(三氧化二铝al2o3)与腐蚀颗粒，具体控制粒子颗粒以0-60g/min的流量进入喷枪的。其中优选为0-10g/min，最优选为0-6g/min，例如为1g/min、2g/min、3g/min、4g/min、5g/min或6g/min。
在一可选实施例中，火焰喷射装置的助燃系统包括：氧气罐501，用于存储氧气；氧气减压阀502，一端与所述氧气罐502连通，另一端与所述喷枪连通，用于调节氧气输送压力；氧气流量计503，设置在所述氧气减压阀502与所述喷枪之间，用于检测氧气流量；氧气单向阀504，设置在所述氧气流量计503与所述喷枪之间且靠近所述喷枪的一端，用于控制氧气的输送方向。在使用前先设定煤油流量计212至初始值1-5l/h，优选为2-4l/h,最优值2-3l/h，例如为2l/h、2.1l/h、2.2l/h、2.3l/h、2.4l/h、2.5l/h、2.6l/h、2.7l/h、2.8l/h、2.9l/h或3.0l/h；氧气流量计503的初始值设定为60-90l/min，优选为70-90l/min最优选为70-80l/min，；例如为70l/min、71l/min、72l/min、73l/min、74l/min、75l/min、76l/min、77l/min、78l/min、79l/min或80l/min。待点火后在调节煤油流量计212至设定值，其中设定值为16-22l/h，优选为18-22l/h，最优选为18-20l/h，例如为17.5l/h、19l/h、19.5l/h或20l/h；氧气流量计503至设定值，其中设定值为600-900l/min，优选为700-900l/min，最优选为700-800l/min，例如为710l/min、720l/min、730l/min、740l/min、750l/min、760l/min、770l/min、780l/min、790l/min或800l/min：使火焰稳定、焰流发蓝时。
请参阅图6，图6是根据本发明实施方式模拟热障涂层服役环境的火焰喷射方法流程图。
如图6所示，根据本发明的另一个方面，提供了一种模拟热障涂层服役环境的火焰喷射方法，采用如上所述的喷射装置执行以下步骤：
s1：启动调压系统，向煤油罐204提供压力，待压力达到设定值后，通过压力驱动煤油从煤油罐204向喷枪输入；具体的，打开氮气罐同时调节氮气减压阀302，以使得氮气罐301内的氮气向煤油罐204输入，在煤油罐204内形成压力，待与煤油罐204连接的压力传感器显示的压力值为为0.5mpa后，开启两位两通电磁阀211，使煤油经过煤油通道104和与煤油通道连通104的雾化喷嘴向喷枪输入。
s2：启动助燃系统，通过自身的压力驱动氧气向喷枪输入；具体的，设定好氧气流量计503的初始值为75l/min，打开氧气罐501，使氧气按设定的流量值经氧气通道105和与之连通的雾化喷嘴向喷枪中的第一油气混合室101输入。煤油在雾化喷嘴内，与氧气在4个大气压力差的作用下进行碰撞，在第一油气混合室内形成煤油小雾滴。从而使氧气与煤油小雾滴进行初步混合，在进入到喷嘴内的第二油气混合室102进一步混合，充分混合后进入到气体加速通道111内。同时，通过冷却气体输入管107向设置在喷嘴内的气体冷却通道108输入外部的冷却气体，使冷却气体在冷却气体通道108内进行环绕，对气体加速通道进行降温、冷却。
s3：点火，使煤油燃烧并改变助燃系统对喷枪的氧气供给量，待火焰稳定后，通过调节调压系统，增大煤油罐204内压力，以提高焰流的速度，从而调节马赫数至预设值；具体的点火，在煤油、氧气初始值下，使煤油与氧气形成的气体燃料开始燃烧，将煤油流量计212调节至设定值为19.5l/h氧气流量计503调节至设定值为750l/min，增加煤油、氧气供给量，使燃烧更为充分，待火焰稳定后，调节氮气减压阀302，增大煤油罐204内的压力值为1.1mpa，提高焰流的速度，从而使马赫数达到2，稳定后停止调节。
s4：启动颗粒供给系统，调节颗粒供给系统向喷枪提供颗粒的速度，进行喷射；具体的，打开高压空气罐401，驱动颗粒送料器403向喷枪输送冲蚀颗粒(al2o3)与腐蚀颗粒。
本发明旨在保护一种模拟热障涂层服役环境的火焰喷射装置及火焰喷射方法。本发明火焰喷射装置采用煤油供给系统为火焰喷射装置提供煤油作为燃料，相对于现有技术中采用甲烷或丙烷作为燃料，在点火燃烧时，煤油可以放出的热量更高，更接近于现实使用的热障涂层高温服役环境。此外，本发明火焰装置还采用了颗粒供给系统，在点燃喷出的高速气流形成喷射火焰的同时，为火焰喷射装置提供了冲蚀颗粒和腐蚀颗粒，以及在喷射前通过调压系统以及喷嘴，大大的提高了对气流以及颗粒的喷射速度，从而使得本发明火焰喷射装置可以提供热障涂层的高温、冲蚀、腐蚀且马赫数多变复杂的服役环境，提高了模拟环境的真实性，对航空领域的进步与发展提供科研基础，更为热障涂层在热、力、化多场耦合复杂服役环境下的失效过程及失效机理提供重要的试验、研究平台。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。