用于同轴柱面爆燃驱动装置的脉冲放电点火系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了用于同轴柱面爆燃驱动装置的脉冲放电点火系统，包括延时脉冲发生器、点火电路继电器、卸荷电路继电器、点火丝、高压电容和工频耐压试验装置；高压电容正极、点火电路继电器、点火丝和高压电容负极构成点火回路，高压电容正极、卸荷电路继电器以及高压电容负极构成卸荷回路，点火回路与卸荷回路并联；点火电路继电器和卸荷电路继电器分别与延时脉冲发生器电连接；工频耐压试验装置与高压电容电连接。本发明专利技术能够实现爆燃驱动技术的点火方式，即持续时间为毫秒量级的高压放电，持续预定时间后，再利用卸荷电路使高压电容的正负极短路，使高压电容的电压在毫秒级的时间内降到很低的值，从而使点火丝两端的电压不足以造成击穿。造成击穿。造成击穿。

【技术实现步骤摘要】
用于同轴柱面爆燃驱动装置的脉冲放电点火系统


[0001]本专利技术涉及高温高速气体动力学、高速飞行器等实验研究的
，更具体地，涉及一种用于同轴柱面爆燃驱动装置的脉冲放电点火系统。

技术介绍

[0002]激波管/风洞是一种广泛用于高温高速气体动力学、高速飞行器等领域的实验设备，基本原理是：高压驱动气体通过激波压缩低压试验气体，使之达到所需的试验状态。如图1所示，典型的激波管/风洞包括驱动段1
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、被驱动段2
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、喷管3
’
和试验段4
’
；试验前，驱动段1
’
与被驱动段2
’
以膜片5
’
隔开，在驱动段1
’
中充入高压的驱动气体，在被驱动段2
’
中充入低压的试验气体；试验时，膜片5
’
破裂，高压气体膨胀、进入被驱动段2
’
，同时在被驱动段2
’
中产生一道快速运动的激波；若直接采用激波后的气体开展试验，则设备以激波管模式运行；若利用经喷管3
’
加速后的试验气体开展试验，则设备以激波风洞模式运行。
[0003]试验气体的总温、总压范围是衡量设备能力的主要指标，二者取决于高压驱动气体的驱动能力。常温高压气体已无法满足日益苛刻的试验需求，为此，国内外已发展出三种高性能的驱动技术：活塞驱动、加热轻气体驱动以及爆轰驱动。其中，爆轰驱动技术具有成本低、结构简单而且较为安全等特点，是目前国内的主流技术。
[0004]爆轰驱动激波管是由Bird在1957年首先提出的。中国科学院力学研究所的俞鸿儒先生在1981年建造了一个13.3m长的爆轰驱动激波管，1983年投入使用。中国科学院力学研究所于1994年研制了JF
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10爆轰驱动高焓激波风洞【参见俞鸿儒、赵伟、袁生学的氢氧爆轰驱动激波风洞的性能
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气动试验与测量控制，1993，7(3)：38
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42】。在俞鸿儒先生的帮助下Gronig等人于1993年在德国亚琛工业大学建造了应用反向爆轰驱动的高焓激波风洞(TH2
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D)。1994年，NASA修改原来的自由活塞驱动的设计方案，在GASL建成建设了正向爆轰驱动高焓激波风洞(HYPULSE)，该风洞同时可以工作于反射激波风洞模式和膨胀管模式【参见Chue RSM，Tsai C
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Y，Bakos RJ，Erdos JI，Rogers RC(2002)NASA
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s HYPULSE Facility at GASL
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A Dual Mode，Dual Driver Reflected
‑
Shock/Expansion Tunnel.In：LuF，Marren D(eds)，Advanced Hypersonic Test Facilities，Progress in Astronautics and Aeronautics，Vol.198，AIAA，Chapter3，pp29
‑
71】。
[0005]爆轰驱动需要在驱动段内形成沿轴向传播的爆轰波，爆轰波后的不均匀的流场导致该驱动技术存在以下问题：第一，可爆轰的气体混合比例范围比可爆燃的范围窄的多，驱动气体的温度和声速范围也相应更窄，因此限制了爆轰驱动能够提供的试验气体总温范围；第二，爆轰驱动提供的有效驱动压力不超过设备承压极限的40％，限制了试验气体的总压范围。
[0006]由于爆轰驱动存在上述问题，需要克服上述问题，需要引入同轴柱面爆燃驱动技术，但同轴柱面爆燃驱动技术需要在驱动段两端分别插接高压电极，在两个高压电极之间布置一条沿驱动段轴中心线方向的点火丝，利用放电系统给点火丝供电，其中，所需的高压脉冲电源以高压电容作为储能元件，高压电容中的电荷完全释放所需的时间比燃烧持续时
间(10ms量级)长，燃烧产物中含有大量离子和水，极易发生击穿。为了保证设备和人员安全，需要将通电持续时间控制在毫秒量级。
[0007]现有文献1(CN113483982A)公开了用于模拟不同场景的生物激波管实验系统，包括配气系统、点火系统、激波管道系统和数据采集系统，其中，点火系统包括触发器、隔分开关、高压电容组、高压电源及点火器，高压电源连接高压电容组、高压电容组连接点火器，点火之前关闭与爆轰管相连的各阀门，该方案仅适用于爆轰驱动技术，由于爆轰驱动技术并不涉及点火丝，因此并不存在点火回路和卸荷回路的方案。
[0008]现有文献2(CN102407947A)公开了激波风洞爆轰双驱装置，包括：激波风洞，该激波风洞具爆轰驱动段，该爆轰驱动段的一端设置有卸爆段，另一端设置有被驱动段；在所述卸爆段和爆轰驱动段之间设有第一膜片，在所述被驱动段和爆轰驱动段之间设有第二膜片；在所述爆轰驱动段的靠近所述卸爆段的一段设置有正向爆轰驱动点火装置，在所述爆轰驱动段的靠近所述被驱动段的一段设置有反向爆轰驱动点火装置；在所述正向爆轰驱动点火装置和反向爆轰驱动点火装置之间连接有可控延时触发装置，其方法如下：1)在激波风洞爆轰驱动段的靠近卸爆段的一端设置正向爆轰点火装置，在爆轰驱动段的靠近被驱动段的一端设置反向爆轰驱动点火装置；2)通过正向爆轰点火装置进行点火，形成正向驱动爆轰波；3)当正向爆轰波沿爆轰驱动段传播预定时间后，通过反向爆轰驱动点火装置进行点火，形成反向驱动爆轰波；4)反向驱动爆轰波将设置在被驱动段和爆轰驱动段之间的膜片撕裂，正向爆轰波与反向爆轰波相交后形成运动激波，该运动激波进入被驱动段，以对被驱动段的试验气体进行压缩，上述方案仅适用于爆轰驱动技术，由于爆轰驱动技术并不涉及点火丝，因此并不存在点火回路和卸荷回路的方案。
[0009]为了克服爆轰驱动的上述问题，本专利技术提出一种用于同轴柱面爆燃驱动装置的脉冲放电点火系统，并且该用于同轴柱面爆燃驱动装置的脉冲放电点火系统是本领域技术人员不容易想到的。

技术实现思路

[0010]有鉴于此，本专利技术提供了一种用于同轴柱面爆燃驱动装置的脉冲放电点火系统，包括延时脉冲发生器、点火电路继电器、卸荷电路继电器、点火丝、高压电容和工频耐压试验装置；
[0011]所述高压电容正极、所述点火电路继电器、所述点火丝和所述高压电容负极构成点火回路，所述高压电容正极、所述卸荷电路继电器以及所述高压电容负极构成卸荷回路，所述点火回路与所述卸荷回路并联，所述高压电容用于存储高压电，并向所述点火丝放电；
[0012]所述点火电路继电器和所述卸荷电路继电器分别与所述延时脉冲发生器电连接；
[0013]所述工频耐压试验装置与所述高压电容电连接，所述工频耐压试验装置用于向所述高压电容充电。
[0014]可选地，所述点火丝为金属材质。
[0015]可选地，所述金属材质为铜、银、镍铬、钨和合金中任一项。
[0016]可选地，所述延时脉冲发生器采用DG535四通本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于同轴柱面爆燃驱动装置的脉冲放电点火系统，其特征在于，包括延时脉冲发生器、点火电路继电器、卸荷电路继电器、点火丝、高压电容和工频耐压试验装置；所述高压电容正极、所述点火电路继电器、所述点火丝和所述高压电容负极构成点火回路，所述高压电容正极、所述卸荷电路继电器以及所述高压电容负极构成卸荷回路，所述点火回路与所述卸荷回路并联，所述高压电容用于存储高压电，并向所述点火丝放电；所述点火电路继电器和所述卸荷电路继电器分别与所述延时脉冲发生器电连接；所述工频耐压试验装置与所述高压电容电连接，所述工频耐压试验装置用于向所述高压电容充电。2.根据权利要求1所述的用于同轴柱面爆燃驱动装置的脉冲放电点火系统，其特征在于，所述点火丝为金属材质。3.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：李进平，陆星宇，张晓源，张仕忠，陈宏，
申请(专利权)人：中国科学院力学研究所，
类型：发明
国别省市：