1.本发明属于航天科普技术领域，具体涉及一种挤压式液体火箭发动机工作过程模拟装置。
背景技术：
2.挤压式供应系统是目前液体火箭发动机中常采用的一种工艺方式，挤压式供应系统通常应用于姿轨控等小型发动机，该系统推进剂含量、总冲相对较小，该系统推进剂含量、总冲相对较小、室压较低、需要反复短脉冲工作，挤压式系统比较简单，但需要高压气瓶、贮箱等，故系统的结构质量较大，一般适应于推力较小、总冲需求较低的推进系统。挤压式供应系统主要包括气瓶、减压器、推进剂储箱、输送管路、阀门、喷注器等多个部件组成。发动机工作时，通过指令打开气瓶阀门，释放出高压气体经过减压阀后以较恒定压力作用于推进剂储箱中的燃料和氧化剂，将其挤压而出并流经输送管路和阀门最后通过喷注器喷入燃烧室中。但在实际工程中，其工作流程和状态较难演示和表现。且由于发动机整体的统一和结构的复杂性，单一系统较难剥离而出，并且在火箭发动机工作中存在高温和高压部分，这也为其工作流程的演示提供了一定难度。
3.挤压式液体火箭发动机制造材料可视性差，且工作流程涉及多系统统筹和高温高压等环境繁多复杂、同时制造成本过高，致使其不具备在发动机保持完整结构的前提下实现演示的目的。
技术实现要素：
4.本发明的目的是提供一种挤压式液体火箭发动机工作过程原理模拟装置，实现了由发动机中剥离出单一系统，并对其进行工作流程的预示和表现。
5.本发明采用以下技术方案：一种用于模拟挤压式液体火箭发动机工作过程的装置，该装置包括：储气瓶、推进剂储箱和燃烧室；
6.储气瓶为胶囊型空腔结构，其内用于设置相连接的控制器和继电器；储气瓶的侧壁上安装有数字显示器，数字显示器与继电器相连接，数字显示器用于显示模拟压力值的变化，以代表储气瓶内的压力值的变化；
7.推进剂储箱为两个，各推进剂储箱均为腔体结构，在在各推进剂储箱的外侧沿轴向设置有一透明管，透明管内装有液体，透明管的下端出口端与燃烧室相连通，用于向燃烧室内输送液体；
8.在透明管内，且沿其长度方向依次设置有多个液位传感器，各液位传感器均与控制器相连接；
9.环绕于推进剂储箱和透明管外壁一周设置有环形的光纤灯带，光纤灯带的个数与液位传感器的个数相一致，多个光纤灯带沿推进剂储箱的轴向间隔设置，且一个光纤灯带对应于一个液位传感器所在的横截面处；各液位传感器均与控制器相连接；
10.在液体流入燃烧室的过程中，液位传感器用于感应透明管内的液体位置，当对应
的液位传感器处有液体时，则控制该处的光纤灯带亮；当没有液体时，则控制该处的光纤灯带熄灭；用于展示储气瓶降压及推进剂储箱中液位变低的过程。
11.进一步地，该燃烧室包括依次相连接的燃烧室上段、透明圆筒段和燃烧室下段，且燃烧室上段、透明圆筒段和燃烧室下段均为壳体状；
12.燃烧室上段的内腔由板体分为上下两层结构，其上部为储液夹层，储液夹层与透明管的下端出口相连通，用于盛接透明管输送的液体；
13.在板体上开设有至少两个雾化器连接接口，并安装有雾化器，在板体上还开设有下端连接头；下端连接头为一连通管，其下端出口与拉瓦尔喷管相连通，向拉瓦尔喷管中输送液体；
14.透明圆筒段采用透明材质，用于演示和观察燃烧室内部工作状况；
15.燃烧室下段的上部设置有板体，在板体上开设有多个火焰灯安装口，并安装火焰灯，火焰灯与控制器相连接；
16.在控制器的作用下，控制火焰灯和雾化器启动，产生雾化液体和火焰，在透明圆筒段混合，用于模拟燃烧室内燃料的燃烧过程。
17.进一步地，该拉瓦尔喷管轴向连接于燃烧室下段的末端，拉瓦尔喷管包括相连接的喷管头部和喷管尾部，且喷管头部和喷管尾部均为壳体结构，且喷管尾部的末端设置有封闭的储液腔，在储液腔的底板上绕其一周间隔开设有多个用于安装雾化器的连接接口，在各连接接口均安装有一led灯；在底板的下壁上开设有一投影灯接口，投影灯接口上用于安装投影灯；投影灯和雾化器均与控制器相连接；
18.在控制器的作用下，启动雾化器、led灯和投影灯，在led灯光下喷出雾化的液体，用于模拟燃气喷出的过程，以及燃气在拉瓦尔喷管中收缩扩张的流动过程。
19.进一步地，该拉瓦尔喷管为双层壳体结构，且壳体间形成冷却液流通通道；喷管尾部的冷却液流通通道与一个推进剂储箱通过第一再生冷却管路相连通，经过冷却液流通通道后，由喷管头部流出，与燃烧室通过第二再生冷却管路连通；
20.第一再生冷却管路和第二再生冷却管路均为透明的亚克力硬管，用于模拟燃料再生冷却的过程。
21.进一步地，各推进剂储箱与燃烧室均通过第五输送管路相连通，第五输送管路为双层套管，外层为亚克力硬管，内层为橡胶软管，橡胶软管内用于输送液，外部亚克力硬管用于固定，亚克力硬管和橡胶软管间形成夹层，夹层内沿轴向设置有第五led流水灯带，第五led流水灯带与控制器相连接；在控制器的作用下，第五led流水灯带启动闪烁，用于模拟推进剂输送过程。
22.进一步地，各推进剂储箱均通过第一输送管路与储气瓶相连通；第一输送管路为双层套管，外层为亚克力硬管，内层为橡胶软管，外部亚克力硬管用于固定，亚克力硬管和橡胶软管间形成夹层，夹层内沿轴向设置有第一led流水灯带，第一led流水灯带与控制器相连接；在控制器的作用下，第一led流水灯带启动闪烁，用于模拟气体在第一输送管路中的流动，并且表示出气体的流动方向。
23.进一步地，在燃烧室下段的板体上开设有多个减重圆形开口，用于减轻自重。
24.本发明的有益效果是：(1)采用数字显示器显示高压气瓶实时的压强，并显示逐渐降压的过程，模拟了在高压的作用下燃料和氧化剂液位变低的过程，既提高了演示的直观
7内装有液体，透明管3-7的下端出口端与燃烧室6相连通，用于向燃烧室6内输送液体。液体可选择水。
41.在透明管3-7内，且沿其长度方向依次设置有多个液位传感器，各液位传感器均与控制器相连接。
42.环绕于推进剂储箱3和透明管3-7外壁一周设置有环形的光纤灯带，光纤灯带的个数与液位传感器的个数相一致，多个光纤灯带沿推进剂储箱3和透明管3-7的轴向间隔设置，且一个光纤灯带对应于一个液位传感器所在的横截面处；各液位传感器均与控制器相连接。
43.在液体流入燃烧室6的过程中，液位传感器用于感应透明管3-7内的液体位置，当对应的液位传感器处有液体时，则控制该处的光纤灯带亮；当没有液体时，则控制该处的光纤灯带熄灭，用于展示储气瓶(2)降压及推进剂储箱3中液位变低的过程。
44.具体的，推进剂储箱3包括依次相连接的推进剂储箱上段3-1，推进剂储箱中间筒段3-2，推进剂储箱下段3-3，具体地推进剂储箱上段3-1和推进剂储箱下段3-3的端部为外凸的圆头状，推进剂储箱中间筒段3-2为圆筒状。推进剂储箱3的上下端设置有上端接头3-5和下端接头3-6，下端接头3-6与燃烧室6通过第五输送管路5相连通。在推进剂储箱上段3-1上开设有注液口3-4，注液口3-4与拉瓦尔喷管7的喷管头部7-1的冷却液流通通道相连通，用于将经过冷却液流通通道的液体输送至燃烧室6内。
45.该透明管3-7通过限位器3-8粘贴于燃烧室6外侧壁，限位器3-8包括固定片，固定片的尺寸与透明管3-7的横截面的尺寸相一致，在固定片的两端设置有两个贴片，贴片的壁面的弯曲弧度与燃烧室6侧壁的弧度相一致。
46.如图5、6和7所示，燃烧室6包括依次相连接的燃烧室上段6-1、透明圆筒段6-2和燃烧室下段6-3，且燃烧室上段6-1、透明圆筒段6-2和燃烧室下段6-3均为壳体状；
47.燃烧室上段6-1的内腔由板体分为上下两层结构，其上部为储液夹层6-10，储液夹层6-10与透明管3-7的下端出口相连通，用于盛接透明管3-7输送的液体。在储液夹层6-10的上部板体上开设有两个上端连接头6-4，储液夹层6-10与透明管3-7通过上端连接头6-4相连通。在储液夹层6-10的下端板体上开设有下端连接头6-7，下端连接头6-7为一连通管，其下端出口与拉瓦尔喷管7相连通，向拉瓦尔喷管7中输送液体；
48.透明圆筒段6-2采用透明材质，用于演示和观察燃烧室内部工作状况；燃烧室下段6-3的上部设置有板体，在板体上开设有多个火焰灯安装口6-8，火焰灯安装口6-8安装火焰灯，火焰灯与控制器相连接；
49.在控制器的作用下，控制火焰灯和雾化器启动，产生雾化液体和火焰，用于模拟燃烧室内燃料的燃烧过程。
50.如图8所示。拉瓦尔喷管(7)轴向连接于所述燃烧室下段6-3的末端，拉瓦尔喷管7包括相连接的喷管头部7-1和喷管尾部7-2，且喷管头部7-1和喷管尾部7-2均为壳体结构，且喷管尾部7-2的末端设置有封闭的储液腔7-4，在储液腔7-4的底板上绕其一周间隔开设有多个用于安装雾化器的连接接口7-3，在各连接接口7-3均安装有一led灯；在底板的下壁上开设有一投影灯接口7-7，投影灯接口7-7上用于安装投影灯；投影灯和雾化器均与控制器相连接；储液腔7-4的上部设置有第七连接头7-6，用于与下端连接头6-7相连通。
51.在控制器的作用下，启动雾化器和led灯，在led灯光下喷出雾化的液体，用于模拟
燃气喷出的过程，以及燃气在拉瓦尔喷管7中收缩扩张的流动过程。
52.所述拉瓦尔喷管(7)为双层壳体结构，且壳体间形成冷却液流通通道；所述喷管尾部(7-2)的冷却液流通通道与一个所述推进剂储箱(3)通过第一再生冷却管路(8-1)相连通，经过所述冷却液流通通道后，由喷管头部(7-1)流出，与所述燃烧室(6)通过第二再生冷却管路(8-2)连通；所述第一再生冷却管路(8-1)和第二再生冷却管路(8-2)均为透明的亚克力硬管，用于模拟燃料再生冷却的过程。
53.各推进剂储箱3与燃烧室6均通过第五输送管路5相连通，第五输送管路5为双层套管，外层为亚克力硬管，内层为橡胶软管，橡胶软管内用于输送液，外部亚克力硬管用于固定，亚克力硬管和橡胶软管间形成夹层，夹层内沿轴向设置有第五led流水灯带，第五led流水灯带与控制器相连接；在控制器的作用下，第五led流水灯带启动闪烁，用于模拟推进剂输送过程。在燃烧室下段6-3板体上开设有多个减重圆形开口6-9，用于减轻自重。
54.各推进剂储箱(3)均通过第一输送管路(1)与储气瓶(2)相连通；所述第一输送管路(1)为双层套管，外层为亚克力硬管，内层为橡胶软管，外部亚克力硬管用于固定，亚克力硬管和橡胶软管间形成夹层，夹层内沿轴向设置有第一led流水灯带，第一led流水灯带与控制器相连接；在所述控制器的作用下，第一led流水灯带启动闪烁，用于模拟气体在第一输送管路(1)中的流动，并且表示出气体的流动方向。
55.本发明一种用于模拟挤压式液体火箭发动机工作过程的装置的模拟如下：一、在控制器的作用下，第一输送管路1中的led流水灯带，模拟气体在管道中的流动，并且表示出气体的流动方向；数字显示器2-6上显示的数值会随时间慢慢减小，初始数值可以人为设定，以此来模拟储气瓶2内压强随工作的进行而逐渐减小的过程。第一输送管路1中的led流水灯带，模拟储气瓶2内的气体导向推进剂储箱3，采用暖白色led流水灯带，指示气体流动过程；二、第五输送管路5中的第五led流水灯带，模拟将推进剂储箱3内的液体导向燃烧室6，推进剂储箱3包括燃料储箱和氧化剂储箱，其中燃料储箱侧采用蓝色led流水灯带，氧化剂侧采用红色led流水灯带。推进剂储箱3设置光纤灯带，实现液位指示功能，即光纤灯带随液位的逐渐下降而逐渐熄灭；可选用蓝色led流水灯，第一输送管路1中选用红色led流水灯，实现液位指示功能，即led灯带随液位的逐渐下降而逐渐熄灭。三、燃烧室上段6-1led灯珠，模拟燃料和氧化剂进入燃烧室时雾化的效果和点火的效果；四、燃烧室内部火焰灯，模拟燃烧室内6的燃烧动态效果；五、喷管尾部7-2的尾部led灯和投影灯与喷管尾部的雾化器喷出的水雾配合，模拟拉瓦尔喷管的尾焰。