一种冷却槽射流动压及均匀性检测方法及装置与流程

本发明属于液体火箭发动机，具体涉及一种冷却槽射流动压及均匀性检测方法及装置。

背景技术：

1、液体火箭发动机推力室再生冷却结构一般是由内、外壁构成的冷却通道，即冷却槽。工作时，采用冷却性能较好的推进剂组元作为冷却剂经冷却槽对内壁进行对流冷却，通常可以用某一推进剂组元的一部分或全部作为冷却剂，或两种推进剂组元都作为冷却剂实施分段冷却。带有冷却槽的内壁既可以采用高导热率材料的机械铣槽结构，也可以采用激光选区熔化增材技术实现与外壁一体制造。

2、传统的内外壁扩散钎焊形成的冷却槽或3d打印的冷却槽经常存在局部缺陷，冷却槽射流的均匀性尤其是冷却流速(动压)直接影响到高温高压高热流的内壁冷却效果及工作寿命，均匀性较差时，会出现内壁局部温度较高，严重时影响发动机工作可靠性，因此，高压推力室冷却槽射流速度需要定量测量并评估周向均匀性，以检测冷却槽的加工质量。由此可见，冷却槽射流动压及均匀性的检测极为重要，但目前冷却槽尺寸仅依靠机械加工工艺和设备保证，没有冷却槽射流动压及均匀性检测方面的相关研究。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决目前没有冷却槽射流动压及均匀性检测方面相关研究的技术问题，而提供一种冷却槽射流动压及均匀性检测方法及装置。

2、为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

3、一种冷却槽射流动压及均匀性检测方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：

4、1】沿待测冷却槽周向均匀选取多个射流槽；

5、2】对选取的射流槽的射流动压进行测量；

6、3】对获得的多个射流槽的射流动压信号进行对比分析，若最小动压值大于等于最大动压值的60％，表示射流动压及均匀性满足要求，则完成检测；若最小动压值小于最大动压值的60％，表示射流动压及均匀性不满足要求。

7、进一步地，步骤3】中还包括，当射流动压及均匀性不满足要求时，对待测冷却槽的射流槽进行检查，并使射流槽的槽道截面保持流通后，增加射流槽的选取数量；然后返回步骤2】对重新选取的射流槽的射流动压信号进行测量，直至周向分布的最小动压值大于等于最大动压值的60％。

8、进一步地，步骤3】中，对待测冷却槽的射流槽进行检查，并使射流槽的槽道截面保持流通具体为：

9、通过ct或x光透视的方法对待测冷却槽的射流槽进行检查，并通过量规使射流槽的槽道截面保持流通。

10、本发明还提供了一种冷却槽射流动压及均匀性检测装置，用于实现上述的一种冷却槽射流动压及均匀性检测方法，其特殊之处在于，包括安装平台、检测装置以及数据采集和处理系统；

11、所述安装平台用于安装待测冷却槽，使待测冷却槽可在水平面内旋转；

12、所述检测装置包括固定支架、可移动平台以及动压测量系统；

13、所述可移动平台水平设置在固定支架上，并相对于固定支架可水平方向和竖直方向移动；

14、所述动压测量系统包括动压探头和压差传感器；

15、所述动压探头位于可移动平台靠近待测冷却槽的一端，动压探头上设置有采样通道，所述采样通道用于对准待测冷却槽中射流槽的射流轨迹方向，对射流进行采样；

16、所述压差传感器用于对采样通道接收的各射流槽的射流进行动压测量；

17、所述数据采集和处理系统与压差传感器电连接，用于实时采集各射流槽射流的动压信号并进行处理，以获得动压分布数据。

18、进一步地，还包括设置在固定支架上的步进电机和主控制器；

19、所述主控制器，用于根据待测冷却槽上射流槽出口和待测冷却槽中心轴之间的径向距离，以及动压探头和射流槽出口之间的轴向距离，为步进电机提供电信号；

20、所述步进电机的输出端与驱动移动平台连接，用于驱动移动平台在水平方向和竖直方向移动。

21、进一步地，所述采样通道的直径优选为1～2mm，可以避免相邻射流槽的流体进入引起误差。

22、进一步地，所述安装平台包括安装支架、旋转轴、以及两个进水导管；

23、所述安装支架包括竖直板和固定连接在竖直板上端的水平板；

24、所述旋转轴竖直连接在水平板上，且可相对水平板旋转；

25、所述旋转轴上周向设置有多个夹具，用于将待测冷却槽竖直方向固定在旋转轴上；

26、两个所述进水导管用于与待测冷却槽两端的冷却剂入口连接，向待测冷却槽内提供冷却水。

27、进一步地，还包括接收池；

28、所述接收池设置在所述水平板的下方，用于接收待测冷却槽射流出的多余冷却水。

29、进一步地，所述固定支架包括第一底座和固定设置在第一底座上的竖直杆；

30、所述可移动平台水平设置在竖直杆上，并相对于竖直杆可水平方向和竖直方向移动。

31、进一步地，所述动压探头和射流槽出口之间的轴向距离为100～200mm。

32、本发明的有益效果如下：

33、1、本发明创新性的提出了一种冷却槽射流动压及均匀性检测方法，测量并对比分析待测冷却槽周向多个射流槽的射流动压信号，通过比较周向分布的最小动压值和最大动压值来判断待测冷却槽的射流动压及均匀性是否合格，本方法操作简单，高效便捷，实用性高，有效解决了冷却槽射流动压及均匀性定量评价难题，保证了冷却槽的生产质量。

34、2、本发明提供的一种冷却槽射流动压及均匀性检测装置，通过固定支架和可移动平台调节动压探头的位置，以使动压探头的采样通道与射流槽射流的射流对准，对待测冷却槽周向多个射流槽的射流动压进行采样测量；再通过数据采集和处理系统采集各射流槽的射流动压信号，最终得到待测冷却槽的射流动压及均匀性的定量评估结果，本发明的检测装置简单、实用性高且操作方便，在保证各个冷却槽道流量均匀、冷却可靠的基础上，消除了部分槽道流量过小导致的内壁局部高温缺陷问题。

35、3、本发明提供的一种冷却槽射流动压及均匀性检测装置，通过控制器和步进电机使可移动平台具有高稳定、高定位精度以及匀速移动的特点，以进一步精确控制动压探头的径向和轴向运动，保证不同周向时径向距离测量位置相同，提高测量精确度。

36、4、本发明提供的一种冷却槽射流动压及均匀性检测装置，采样通道的直径优选设计为1～2mm，可以避免相邻射流槽的流体进入引起误差。

技术特征：

1.一种冷却槽射流动压及均匀性检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种冷却槽射流动压及均匀性检测方法，其特征在于：

3.根据权利要求2所述的一种冷却槽射流动压及均匀性检测方法，其特征在于：

4.一种冷却槽射流动压及均匀性检测装置，用于实现权利要求1-3任一所述的一种冷却槽射流动压及均匀性检测方法，其特征在于：

5.根据权利要求4所述的一种冷却槽射流动压及均匀性检测装置，其特征在于：

6.根据权利要求5所述的一种冷却槽射流动压及均匀性检测装置，其特征在于：

7.根据权利要求4-6任一所述的一种冷却槽射流动压及均匀性检测装置，其特征在于：

8.根据权利要求7所述的一种冷却槽射流动压及均匀性检测装置，其特征在于：

9.根据权利要求8所述的一种冷却槽射流动压及均匀性检测装置，其特征在于：

10.根据权利要求9所述的一种冷却槽射流动压及均匀性检测装置，其特征在于：

技术总结
本发明提供了一种冷却槽射流动压及均匀性检测方法及装置，用于解决目前没有冷却槽射流动压及均匀性检测方面相关研究的问题。本发明提供的一种冷却槽射流动压及均匀性检测方法为：沿待测冷却槽周向均匀选取多个射流槽；对选取的射流槽的射流动压信号进行测量；对获得的多个射流槽的射流动压信号进行对比分析，若最小动压值大于等于最大动压值的60％，表示射流动压及均匀性满足要求，则完成检测；若最小动压值小于最大动压值的60％，表示射流动压及均匀性不满足要求；本方法有效解决了冷却槽射流动压及均匀性定量评价难题，保证了冷却槽的生产质量。

技术研发人员：王春民,孙海雨,凌前程,李龙飞,钟博,李文龙,卞香港,刘上,卢永乐,丰雪平
受保护的技术使用者：西安航天动力研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15