【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种蒸汽喷射泵系统及其控制方法，具体涉及一种可变级数蒸汽喷射泵系统及其控制方法。
技术介绍
1、蒸汽喷射泵系统主要用于发动机喷流与高速来流形成的高焓强紊流燃气抽吸和排气，主要作用是将高温高压动力蒸汽(能源介质)加速至超音速状态，并通过动量交换将上游真空管道内的试验气流排出，使真空管道内维持较高的真空度，进而保证发动机试验过程中的真空度。
2、对于姿轨控发动机或载人航天器(如登月、探火等)空间级液体动力系统，在地面测试阶段，均需要模拟太空中的真空环境，对于太空环境的建立和长时维持，尤其对于大推力发动机点火试验，目前均采用主动引射方式，即建立蒸汽喷射泵系统维持发动机点火时的真空度，由于发动机推力量级不同、流量不同且所工作高度(真空度)不同。因此如何建立一套蒸汽喷射泵系统满足不同推力量级、不同工作高度(真空度)的发动机高空模拟点火试验，实现不同工况的切换，在满足试验测试要求同时减少能量的消耗，实现更好的环保效果，是目前急需解决的问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是解决现有蒸汽喷射泵系统难以实现不同工况的切换及减少能量消耗的技术问题，而提供了一种可变级数蒸汽喷射泵系统及其控制方法。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种可变级数蒸汽喷射泵系统，其特殊之处在于：包括集气室、与集气室连接的燃气喷射泵单元，所述燃气喷射泵单元包括沿燃气流向与集气室依次连接的真空抽吸管道、一级真空喷射泵、一级冷凝器、二级真空喷射泵、二级
4、集气室用于收集和分配燃气，集气室上设置有进口101和出口，进口用于与外部发动机燃气设备连接，出口与真空抽吸管道连接且连接处设置有第一真空隔离阀；
5、四级真空喷射泵进口与集气室出口连接且连接处设置有第二真空隔离阀，四级真空喷射泵出口与一级真空喷射泵进口连接；三级变量泵二级冷凝器连接且连接处设置有第三真空隔离阀，三级变量泵出口、三级真空喷射泵出口均与大气连通；
6、蒸汽输送单元进口用于与外部动力蒸汽供应设备连接，出口分别与一级真空喷射泵、二级真空喷射泵、三级真空喷射泵、三级变量泵、四级真空喷射泵连接，用于将动力蒸汽输送至各级真空喷射泵；且蒸汽输送单元出口与三级变量泵之间设置有第一蒸汽隔离阀、蒸汽输送单元出口与四级真空喷射泵之间设置有第三蒸汽隔离阀；各级真空喷射泵用于将动力蒸汽加速至超音速状态，并将冷却后的蒸汽抽吸，完成发动机燃气的引射；
7、冷却水输送单元进口用于与外部冷却水源连接，出口分别与一级冷凝器、二级冷凝器连接，用于将燃气与蒸汽的混合气体中可凝部分冷却进而减轻其后级真空喷射泵的抽吸负载；一级冷凝器、二级冷凝器均用于与外部冷却水池连接形成水封进而保持其内部的真空度；
8、第一真空隔离阀、第二真空隔离阀、第三真空隔离阀、第一蒸汽隔离阀以及第三蒸汽隔离阀均用于与发动机控制台电连接。
9、进一步地，所述一级真空喷射泵包括沿燃气流向依次连接的混合室和扩压管；混合室用于将燃气与动力蒸汽充分混合形成混合气体；
10、混合室上设置有燃气吸入口与蒸汽引入管；
11、蒸汽引入管一端位于混合室外，且与蒸汽输送单元出口连接；蒸汽引入管另一端位于混合室内，且其端部设置有喷嘴；
12、扩压管的端部设置为喷射泵出口，连接一级冷凝器；
13、二级真空喷射泵、三级真空喷射泵、三级变量泵、四级真空喷射泵的结构均与一级真空喷射泵的结构相同；二级真空喷射泵的喷射泵出口连接二级冷凝器，三级真空喷射泵的喷射泵出口连接大气，三级变量泵的喷射泵出口连接大气，四级真空喷射泵的喷射泵出口连接一级真空喷射泵的燃气吸入口。
14、进一步地，所述一级冷凝器包括冷凝器支撑裙座、设置在冷凝器支撑裙座上的冷凝器本体、设置在冷凝器本体上的冷凝器燃气出口、冷凝器上进水管、冷凝器下进水管、冷凝器燃气进口、气体均布器以及大气凝液管路；
15、冷凝器上进水管的出口端和冷凝器下进水管的出口端分别设置于冷凝器本体上端的内部，冷凝器上进水管进口端和冷凝器下进水管进口端位于冷凝器本体上端的外部且通过流量孔板与冷却水输送单元连接，且冷凝器上进水管上与冷凝器下进水管上均设置有开口朝下的喷淋头；
16、冷凝器燃气出口设置于冷凝器本体上端，与二级真空喷射泵连接；冷凝器燃气进口设置于冷凝器本体下端侧壁上，与一级真空喷射泵连接；
17、大气凝液管路一端设置于冷凝器本体的下端且位于冷凝器支撑裙座内部，另一端位于冷凝器支撑裙座外部，用于与外部冷却水池连接形成水封进而保持其内部的真空度；
18、气体均布器设置于冷凝器支撑裙座内部，且位于冷凝器燃气进口上方；
19、二级冷凝器的结构与一级冷凝器的结构相同，二级冷凝器的冷凝器燃气进口与二级真空喷射泵连接，二级冷凝器上设置有两个冷凝器燃气出口，两个冷凝器燃气出口分别与三级真空喷射泵、三级变量泵连接。
20、进一步地，所述蒸汽输送单元包括沿动力蒸汽流向依次连接的蒸汽总管路、蓄热器、蒸汽分配器以及多条蒸汽输送管路；
21、蒸汽总管路进口与外部动力蒸汽供应设备连接；
22、蒸汽输送管路出口与各级真空喷射泵的蒸汽引入管一端连接。
23、进一步地，所述还包括分别与发动机控制台电连接的第一进水阀、第二进水阀、第三进水阀以及第四进水阀；
24、冷却水输送单元包括沿冷却水流向依次连接的冷却水集水管、冷却水总供水管、冷却水分配器，以及电磁流量计；电磁流量计设置在冷却水总供水管上，且与发动机控制台电连接；
25、冷却水集水管进口用于与外部冷却水源连接；
26、冷却水分配器进口通过第一进水阀、第二进水阀、第三进水阀以及第四进水阀与冷却水总供水管相连；冷却水分配器出口分别与一级冷凝器的冷凝器上进水管和冷凝器下进水管、二级冷凝器的冷凝器上进水管和冷凝器下进水管连接。
27、进一步地，所述集气室上设置有四处进口，六处出口；四处进口均用于与外部发动机的燃气设备连接；六处出口均分为三组，用于连接三组蒸汽喷射泵单元；每组出口的其中一个出口连接对应蒸汽喷射泵单元的真空抽吸管道，另一个出口连接相应的四级真空喷射泵；
28、每组蒸汽喷射泵单元一级真空喷射泵、二级真空喷射泵、三级真空喷射泵、三级变量泵以及四级真空喷射泵均倾斜设置。
29、进一步地，所述扩压管包括沿混合气体流向依次连接的收敛段、圆柱段及扩张段，所述收敛段与混合室连接，所述喷射泵出口设置在扩张段的端部。
30、进一步地，所述还包括设置于蒸汽输送单元出口与三级变量泵之间的第二蒸汽隔离阀、蒸汽输送单元出口与四级真空喷射泵之间的第四蒸汽隔离阀；
31、第二蒸汽隔离阀位于第一蒸汽隔离阀上游；
32、第四蒸汽隔离阀位于第三蒸汽隔离阀上游。
【技术保护点】
1.一种可变级数蒸汽喷射泵系统，其特征在于：包括集气室(1)、与集气室(1)连接的燃气喷射泵单元，所述燃气喷射泵单元包括沿燃气流向与集气室(1)依次连接的真空抽吸管道(2)、一级真空喷射泵(3)、一级冷凝器(8)、二级真空喷射泵(4)、二级冷凝器(9)、三级真空喷射泵(5)，以及三级变量泵(6)、四级真空喷射泵(7)、蒸汽输送单元(18)、冷却水输送单元(19)；
2.根据权利要求1所述一种可变级数蒸汽喷射泵系统，其特征在于：
3.根据权利要求2所述一种可变级数蒸汽喷射泵系统，其特征在于：
4.根据权利要求3所述一种可变级数蒸汽喷射泵系统，其特征在于：
5.根据权利要求4所述一种可变级数蒸汽喷射泵系统，其特征在于：
6.根据权利要求1-5任一所述一种可变级数蒸汽喷射泵系统，其特征在于：
7.根据权利要求6所述一种可变级数蒸汽喷射泵系统，其特征在于：
8.根据权利要求7所述一种可变级数蒸汽喷射泵系统，其特征在于：
9.根据权利要求8所述一种可变级数蒸汽喷射泵系统，其特征在于：
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