火箭增压法兰与管路高温环境联合试验装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于飞行器地面模拟试验装置领域。更具体地说，本发明涉及一种火箭增压法兰与管路高温环境联合试验装置，用于进行运载火箭助推氧箱增压法兰与管路在高温增压气体压力和增压管路膨胀引起的集中力作用下的联合试验。
【背景技术】
[0002]火箭助推氧箱增压法兰在飞行中承受来自高温增压气体压力和增压管路膨胀引起的集中力作用，温度条件恶劣，受力情况复杂，需要模拟高温气流的温度、压力、流量条件，对增压法兰与管路进行高温增压气体环境下的联合试验，获得增压气体影响下增压法兰筒段的温度分布，以及结构的应力应变情况。需要建立专业的地面试验装置，模拟助推氧箱增压法兰在飞行中承受的高温增压气体压力和增压管路膨胀引起的集中力作用，获得增压法兰筒段的温度分布以及结构的应力应变情况在合理设计范围内，以确保真实上天飞行时该环节不出问题，从而为火箭发射成功保驾护航。
[0003]电弧加热试验设备具有模拟气体成分真实、参数调节范围广、可长时间加热等优点而成为首选加热设备，但原低温增压法兰设计时未进行过专门的电弧加热地面模拟试验，因此没有经验可循。针对增压法兰新的使用环境及新的形状尺寸，需要以电弧加热地面试验设备为依托，紧密结合增压法兰的特殊结构与试验的特殊需求对电弧加热器管道试验装置进行设计，设计时需要考虑细长管道的热胀冷缩、以及如何实现及调节所需热气流参数环境等问题。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题:
[0005]1、一定温度、压力及气体流量的细长弯曲管道流动能否成功实现；
[0006]2、电弧加热器混合稳压室直径较大，而管道系统通径较小，二者直径比为4:1，为防止气流因通径突变而产生流动干扰，需要合理解决变径问题；
[0007]3、模拟贮箱大而重，为固定支撑点，与另一固定支撑点电弧加热器之间的细长管路长达5m，试验过程中在热气流的加热作用下，热胀量约有7?8_，对增压法兰的受力模拟十分不利，甚至可能是破坏性的，要去除此不利影响；
[0008]4、需要建立节流措施使管道内气流达到预定高压值。
[0009]为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种火箭增压法兰与管路高温环境联合试验装置，其包括:
[0010]混合稳压室，其具有一热气进气口、一冷气进气口和一出口，所述热气进气口连接在电弧加热器的输出端；
[0011]增压管路，其包括与所述出口连通的第一管路、增压法兰和排气管路，所述增压法兰包括一与所述第一管路连通的第一水平部分和一第一竖直部分，所述排气管路包括一第二水平部分和一第二竖直部分，所述第二竖直部分与所述第一竖直部分连接，所述第二水平部分的末端设置有一节流喉道，5m长的第一管路可使热气流进一步混合均匀，增压法兰为直角形状，折转90°后焊接于模拟贮箱，排气管路为“L”形状，使气流改换到水平方向排出，是因为真实结构就是直角，实验时模拟真实结构。节流喉道使管道压力升至试验所需考核压力；
[0012]测试装置，其包括设置在所述第一管路上的气流温度传感器和检测所述增压管路内气体的压力值的压力传感器；
[0013]增压法兰测试装置，其包括设置在所述第一水平部分的竖直位移传感器和第一温度传感器，和设置在所述第一竖直部分上的水平位移传感器和第二温度传感器。
[0014]优选的是，所述的火箭增压法兰与管路高温环境联合试验装置中，所述第一管路和所述增压法兰之间还设置有波纹管，所述波纹管的自然长度小于所述波纹管的安装长度，波纹管提供细长管道系统热胀冷缩效应的预拉伸，波纹管是可以伸缩的，安装前预留的间距大于波纹管长度，所以需要抻长安装，也就是有一定的预拉伸量。当热气流流过，波纹管受热膨胀，拉伸应力会得到缓解。
[0015]优选的是，所述的火箭增压法兰与管路高温环境联合试验装置中，所述第一竖直部分焊接在一支撑架上，所述支撑架为模拟贮箱，模拟贮箱实际结构是用来装燃料的，不是实验参试的关键部件，但是实验考核部件焊接在它上边，所以截取了相关的一大块弧板，简称模拟贮箱。
[0016]优选的是，所述的火箭增压法兰与管路高温环境联合试验装置中，所述出口与所述第一管路之间设置有用于直径过渡的转接段，利用转接段实现过渡，使气体流动更平稳，并有助于减少压力损失。
[0017]优选的是，所述的火箭增压法兰与管路高温环境联合试验装置中，所述混合稳压室的内径为Φ200mm，所述增压管路的通径为C>50mm。
[0018]优选的是，所述的火箭增压法兰与管路高温环境联合试验装置中，所述节流喉道为收缩型喷管，用以提高管道压力，所述收缩型喷管的横截面积根据预定增压管路压力值和气体流量值计算得到，节流喉道是经过计算设计的。实验所需压力与流量跟截面积之间有确定的关系。当实验时，设计面积已知，加大进气流量，当管道压力达到所需压力时，流量也将刚好达到。
[0019]优选的是，所述的火箭增压法兰与管路高温环境联合试验装置中，所述热气进气口上设置有一热气音速喷嘴，所述冷气进气口上设置有一冷气音速喷嘴；所述热气进气口还外接一热气调压阀；所述冷气进气口还外接一冷气调压阀。
[0020]利用该装置进行火箭增压法兰与管路高温环境联合试验包括以下步骤:
[0021](a)电弧加热器点弧后开始加热空气，在混合稳压室里注入一定比例的冷空气与电弧加热器流出的热气流混合至所需温度，调节音速喷嘴的截面积和供气压力来改变冷气、热气流量；
[0022](b)热气流沿着管路经两次折转后喷出管路，根据预定增压管路压力值和气体流量值计算得到节流