一种电弧加热器稳定进气装置的制作方法

本发明涉及一种电弧加热器稳定进气装置，属于航空航天气动热防护系统领域。

背景技术：

1、电弧加热器是国内外航天飞行器热防护地面模拟试验研究的核心设备，是解决高超声速飞行器热防护地面考核的重要手段。当前对电弧加热器性能的需求不断提高，长时间、大功率稳定运行的电弧加热器成为急需。目前，电弧加热器在长时间大功率运行过程中，弧室压力、运行功率等参数都会随时间慢慢变高，造成试验状态与调试状态不一致，影响型号对飞行器材料、结构的考核结果；造成这种现象的原因有很多，电极烧蚀、进气流量波动等都会对试验状态造成影响，其中，进气流量波动与进气装置的结构设计有关，因此需要对电弧加热器进气装置进行改进，来解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，解决了电弧加热器长时间、大功率条件下稳定运行问题。

2、本发明目的通过以下技术方案予以实现：

3、一种电弧加热器稳定进气装置，包括：

4、进气室内套，为圆环结构，壁面开多组切向进气槽；

5、流量塞块，为圆柱形，内部为拉瓦尔喷管结构，安装在进气室内套进气槽内，压缩工作气体通过其切向进入电弧加热器内部，电离形成电弧；

6、进气室外套，为圆环结构，套在进气室内套上，与进气室内套固定密封，进气室外套外圆上接进气管，用于连接高压气体，内圆与进气室内套之间有一个空腔，高压工作气体通过进气管进入进气腔，之后通过流量塞块后进入到电弧加热器内部。

7、优选的，进气室外套，通过焊接方式与进气室内套固定密封。

8、优选的，进气室外套外圆上焊接进气管。

9、优选的，进气室内套进气槽数量由电弧加热器最大进气流量决定，并采用多排均布式排列。

10、优选的，为保证长时间进气流量稳定，不出现气蚀现象，进气室内套采用硬度高的金属材料进行加工。

11、优选的，所述的流量塞块内型面采用拉瓦尔喷管结构，保证进入电弧加热器内部的流场更加稳定。

12、优选的，流量塞块选用陶瓷材料加工。

13、优选的，所述进气室外套设计有冷却水道，保证进气室长时间运行时辐射温度不会过高。

14、优选的，高压工作气体通过流量塞块均匀进入到电弧加热器内部。

15、优选的，流量塞块用于屏蔽进气装置上游流场波动对电弧加热器内部流场的影响。

16、本发明相比于现有技术具有如下有益效果：

17、本发明涉及的电弧加热器稳定进气装置，通过增加流量塞块部件，屏蔽进气装置上游流场波动对电弧加热器内部流场的影响；增加进气装置冷却设计，使用低膨胀系数材料，减小温度变化对进气装置的影响；使用高硬度材料，减小气流对进气装置的侵蚀，以此保证进气流量稳定，减小对电弧加热器运行参数的影响。

技术特征：

1.一种电弧加热器稳定进气装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的稳定进气装置，其特征在于，进气室外套，通过焊接方式与进气室内套固定密封。

3.根据权利要求1所述的稳定进气装置，其特征在于，进气室外套外圆上焊接进气管。

4.根据权利要求1所述的稳定进气装置，其特征在于，进气室内套进气槽数量由电弧加热器最大进气流量决定，并采用多排均布式排列。

5.根据权利要求1所述的稳定进气装置，其特征在于，为保证长时间进气流量稳定，不出现气蚀现象，进气室内套采用硬度高的金属材料进行加工。

6.根据权利要求1所述的稳定进气装置，其特征在于，所述的流量塞块内型面采用拉瓦尔喷管结构，保证进入电弧加热器内部的流场更加稳定。

7.根据权利要求1所述的稳定进气装置，其特征在于，流量塞块选用陶瓷材料加工。

8.根据权利要求1所述的稳定进气装置，其特征在于，所述进气室外套设计有冷却水道，保证进气室长时间运行时辐射温度不会过高。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的稳定进气装置，其特征在于，高压工作气体通过流量塞块均匀进入到电弧加热器内部。

10.根据权利要求1至8中任一项所述的稳定进气装置，其特征在于，流量塞块用于屏蔽进气装置上游流场波动对电弧加热器内部流场的影响。

技术总结
一种电弧加热器稳定进气装置，包括：进气室内套，为圆环结构，壁面开多组切向进气槽；流量塞块，为圆柱形，内部为拉瓦尔喷管结构，安装在进气室内套进气槽内，压缩工作气体通过其切向进入电弧加热器内部，电离形成电弧；进气室外套，为圆环结构，套在进气室内套上，与进气室内套固定密封，进气室外套外圆上接进气管，用于连接高压气体，内圆与进气室内套之间有一个空腔，高压工作气体通过进气管进入进气腔，之后通过流量塞块后进入到电弧加热器内部。本发明能够屏蔽进气装置上游流场波动对电弧加热器内部流场的影响，减小温度变化、气流对进气装置的影响，并进一步减小对电弧加热器运行参数的影响。

技术研发人员：刘祥,何大龙,陈海群
受保护的技术使用者：中国航天空气动力技术研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13