一种加热器整流部件的制作方法

本发明涉及一种整流部件，具体涉及一种加热器整流部件，属于发动机地面试验技术领域。

背景技术：

高超声速自由射流试验台中，气流经加热器加热后由自由射流喷管喷出，试验台模拟的流场品质是试验的重要指标，试验台模拟总温高达2000k、总压高达11mpa的气流流场，现有试验台中，加热器直接与自由射流喷管相连，模拟的气流流场温度场不均匀，且流场压力存在很大的脉动，不能满足试验的需求。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供一种加热器整流部件，安装在加热器出口处，能够使加热器流场均匀，从而提高其性能，以满足高超声速自由射流试验台的试验需求。

本发明的技术方案为：一种加热器整流部件，安装在加热器出口，包括：依次同轴相连的加热器连接段、过渡段i、过渡段ii和喷管连接段；

在所述整流部件内部，加热器连接段和过渡段i的对接处设置有整流锥；过渡段i和过渡段ii的对接处设置整流孔板；

所述整流锥包括：锥体、外环以及连接锥体和外环的两个以上支撑；其中所述锥体具有锥形段以及柱形段；所述外环通过位于其内圆周面且沿周向间隔分布的两个以上支撑与所述锥体的柱形段相连，所述整流锥通过外环连接在加热器连接段和过渡段i的对接处，且使所述整流锥的锥体朝向加热器出口；

所述整流锥内部设置有用于对其进行冷却的冷却水流道。

作为本发明的一种优选方式，所述冷却水流道包括：进水通道、出水通道、中心通道和圆周冷却水通道；

在每个支撑上均加工有进水通道和出水通道；所述进水通道和出水通道分别与外部冷却系统相连，用于冷却水的供应和回流；

所述锥体的中心设置有与所述进水通道连通的中心通道，令所述中心通道朝向加热器的一端为前端；冷却水由所述进水通道从中心通道的后端流入到中心通道，沿着中心通道向前流动，冷却锥体前端内表面；

所述锥体内部沿周向分布有圆周冷却水通道，所述圆周冷却水通道的一端与中心通道前端连通，另一端与出水通道连通；进入所述锥体前端内表面的冷却水沿所述圆周冷却水通道流动对所述锥体进行冷却，然后通过所述出水通道回流至冷却系统。

作为本发明的一种优选方式，所述中心通道前端具有收缩段，用于提高冷却水流速。

作为本发明的一种优选方式，所述加热器连接段、过渡段i以及喷管连接段的内型面均为锥面，过渡段ii的内型面为柱形面；其中所述加热器连接段的大端与所述过渡段i的小端相连，所述喷管连接段的大端与所述过渡段ii相连。

作为本发明的一种优选方式，在所述过渡段i和过渡段ii的连接处还设置有用于对所述整流孔板进行冷却的冷却板。

作为本发明的一种优选方式，该整流部件的各段之间通过法兰依次相连。

作为本发明的一种优选方式，所述整流锥采用铜合金制备。

有益效果：

通过在高超声速自由射流试验台的加热器和自由射流喷管之间增设本发明的整流部件，作为稳定段，能够进一步稳定加热器出口气流，从而改善自由射流喷管入口的流场品质，进而达到改善自由射流喷管出口流场的目的。

附图说明

图1和图2为本发明的整流部件的整体结构图；

图3为整流锥的结构示意图；

图4为图3中整流锥的左视图。

其中：1-加热器连接段、2-整流锥、3-过渡段i、4-整流孔板、5-过渡段ii、6-喷管连接段、7-进水通道、8-出水通道、9-中心通道、10-圆周冷却水通道、11-外环、12-支撑、13-锥体

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

实施例1：

本实施例提供一种加热器整流部件，安装在加热器出口处，可以使加热器流场均匀，提高其性能。

如图1和图2所示，该加热器整流部件具有依次同轴相连的四个轴段，四个轴段分别为：加热器连接段1、过渡段i3、过渡段ii5和喷管连接段6；其中加热器连接段1和过渡段i3为空心锥台结构(外型面和内型面均为锥台形)，过渡段ii5为空心柱形结构(外型面和内型面均为柱形)，喷管连接段5为具有喇叭口的空心结构(外型面和内型面均具有喇叭口)；加热器连接段1大端内径与过渡段i3小端内径尺寸一致，过渡段i3大端内径以及喷管连接段5喇叭口最大内径与过渡段ii5内径尺寸一致。

加热器连接段1的小端通过法兰与加热器出口相连，大端通过法兰与过渡段i3的小端相连，过渡段i3的大端通过法兰与过渡段ii5的一端相连，过渡段ii5的另一端通过法兰与喷管连接段6的喇叭口端相连，喷管连接段6的另一端通过法兰与自由射流喷管的入口相连。

在整流部件内部，加热器连接段1和过渡段i3之间的法兰上设置有整流锥2，过渡段i3和过渡段ii5之间的法兰上设置整流孔板4实现对来流气体进行整流。

如图3和图4所示，整流锥2整体采用铜合金制备，其在结构上具有锥体13、外环11以及连接锥体13和外环11的四个支撑12，其中锥体13具有锥形段以及柱形段，锥体13的轴向两端均封闭。外环11通过位于其内圆周面且沿周向均匀间隔分布的四个支撑12与锥体13的柱形段相连，整流锥2通过外环11与加热器连接段1和过渡段i3之间的法兰相连；其中整流锥2的锥体13朝向加热器出口。

为保证整流锥2能够承受高温气流的冲刷，在锥体13内部设置有冷却水流道，由外部冷却系统提供冷却水对整流锥2进行冷却；具体的：在每个支撑12上均加工有两条进水通道7和两条出水通道8；进水通道7和两条出水通道8分别与外部冷却系统相连，用于冷却水的供应和回流。锥体13的中心设置有中心通道9(中心通道9不贯穿锥体13的轴向两端)，中心通道9朝向加热器的一端具有收缩段，即中心通道9具有锥台段以及与锥台段大端相连的大直径段、与锥台段小端相连的小直径段，其中小直径段位于加热器所在端(令该端为前端)；进水通道7均与中心通道9连通(与中心通道9的后端连通)，由此冷却水由四个支撑12中的进水通道7从中心通道9的后端流入到中心通道9，然后沿着中心通道9向前流动，中心通道9前端收缩提高冷却水流速，使冷却水喷射到锥体13前端内表面。整流锥2内部设置有沿其周向分布的圆周冷却水通道10，圆周冷却水通道10的一端与中心通道9前端连通，另一端与对应位置处的出水通道8连通；由此喷射到锥体13前端内表面的冷却水进行表面强化换热后，再沿圆周冷却水通道10对整个锥体13进行冷却，然后通过出水通道8流回冷却系统。在冷却水的作用下，整流锥2前缘的可以承受2500℃高温气流的强烈冲刷。

试验表明，加热器出来的气流经过带整流锥2的整流部件后，气流的流场品质明显改善。

实施例2：

在上述实施例1的基础上，为阻止高温气流直接冲击整流孔板4，需对整流孔板4进行热防护，因此在过渡段i3和过渡段ii5之间的法兰上同时设置冷却板和整流孔板4，其中整流孔板4采用高温合金，冷却面板为铜合金扩散焊水冷，两者单独设计，能够降低单个零件的复杂程度，冷却板若损坏，也可单独更换，减少损失。

综上，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。