[實用新型]一種固體火箭發(fā)動機全尺寸噴管熱結(jié)構(gòu)實驗裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201020685140.4
• 申請日: 2010-12-23
• 公開（公告）號: CN201916075U
• 公開（公告）日: 2011-08-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 魏祥庚;李江;陳劍;劉佩進;何國強;彭麗娜
• 申請（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: F02K9/96
• 分類號: F02K9/96;F02K9/97
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于固體火箭發(fā)動機實驗技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種固體火箭發(fā)動機全尺寸噴管熱結(jié)構(gòu)實驗裝置。

背景技術(shù)

對于固體火箭發(fā)動機，其噴管熱結(jié)構(gòu)關(guān)系到發(fā)動機的安全，如何通過考核固體火箭發(fā)動機的噴管熱結(jié)構(gòu)是非常重要也非常復(fù)雜的問題。目前，研究噴管熱結(jié)構(gòu)的理論方法還不夠成熟，多以對噴管熱結(jié)構(gòu)進行數(shù)值模擬、全尺寸發(fā)動機實驗以及模擬試驗為主。數(shù)值模擬研究由于進行了很多假定和簡化，只能作為一種參考，不能為全尺寸發(fā)動機提供具體的量上的支撐；全尺寸發(fā)動機實驗周期長，耗資大，組織繁瑣，且為噴管熱結(jié)構(gòu)這一單項實驗而組織全尺寸發(fā)動機實驗代價太高，如果出現(xiàn)問題影響惡劣；模擬試驗?zāi)壳斑€不成熟，存在尺寸效應(yīng)，難以解決與全尺寸發(fā)動機的映射關(guān)系等問題。由此可見，目前缺乏方便、低風(fēng)險和低成本的實驗方法來對固體火箭發(fā)動機噴管熱結(jié)構(gòu)進行全尺寸考核。

實用新型內(nèi)容

要解決的技術(shù)問題

為了能夠采用實驗方法來對固體火箭發(fā)動機噴管熱結(jié)構(gòu)進行全尺寸考核，以降低風(fēng)險，節(jié)約成本，并使研究手段能夠常態(tài)化，本實用新型提出一種固體火箭發(fā)動機全尺寸噴管熱結(jié)構(gòu)實驗裝置。

技術(shù)方案

本實用新型的技術(shù)方案為：

所述一種固體火箭發(fā)動機全尺寸噴管熱結(jié)構(gòu)實驗裝置，其特征在于：包括全尺寸噴管、實驗發(fā)動機、中心錐和中心錐支座；

實驗發(fā)動機包括前封頭、燃燒室、裝藥、噴管殼體和固定法蘭；燃燒室殼體兩端分別與前封頭和噴管殼體一端固定連接，并用O型圈進行連接處側(cè)面密封，噴管殼體另一端與固定法蘭固定連接，全尺寸噴管固定在噴管殼體內(nèi)，固定法蘭的中心孔為錐孔；裝藥貼燃燒室內(nèi)壁澆注在燃燒室內(nèi)，裝藥的推進劑配方與全尺寸發(fā)動機中的推進劑配方相同，裝藥燃燒類型由實驗發(fā)動機工作時間和裝藥燃面確定，實驗發(fā)動機工作時間至少為6s，裝藥燃面根據(jù)燃燒室平衡壓強公式確定，其中A_b為裝藥燃面，p_c為燃燒室工作壓強，取與全尺寸發(fā)動機燃燒室工作壓強一致，ρ_p為推進劑密度，a為推進劑燃速系數(shù)，n為推進劑燃速壓強指數(shù)，c^*為推進劑特征速度，A_t為噴管喉部面積，噴管喉部面積A_t由質(zhì)量流率公式確定，其中為實驗裝置的質(zhì)量流率，取全尺寸發(fā)動機質(zhì)量流率的1/5～1/2；

中心錐為大端開有中心盲孔的近似圓錐結(jié)構(gòu)，中心錐小端為圓弧型鈍頭，并光滑過渡至中心錐前部圓柱段，圓柱段的直徑由公式確定，其中D_t為全尺寸噴管的喉部直徑，d_t表示中心錐圓柱段直徑，中心錐圓柱段長度與全尺寸噴管喉部的直段長度相同；從中心錐圓柱段光滑過渡至中心錐中部錐柱段，錐柱段長度與全尺寸噴管擴張段長度一致，錐柱段底面直徑由公式確定，其中d_e表示中心錐錐柱面的底面直徑，D_e表示全尺寸噴管擴張段的出口直徑，ε_A表示全尺寸噴管膨脹比；

中心錐支座包括中心桿組合件和支座組合件；中心桿組合件包括頭部隔熱套、前端熱防護套、定位卡環(huán)、緊固卡環(huán)和中心桿；頭部隔熱套套在中心桿頭部，并用環(huán)氧膠粘接，套有隔熱套的中心桿頭部插入中心錐大端盲孔內(nèi)，并采用環(huán)氧膠與中心錐粘接；前端熱防護套套在中心桿中部，并用環(huán)氧膠粘接；定位卡環(huán)為帶有環(huán)形突起的兩片半圓環(huán)，環(huán)形突起的外圓周為錐面并帶有連接耳片，環(huán)形突起外圓周錐面的錐度與固定法蘭中心孔的錐度相同；定位卡環(huán)卡在前端熱防護套上，且定位卡環(huán)一端面與中心錐大端面緊貼合，環(huán)形突起外圓周錐面與固定法蘭中心孔緊貼合，且通過連接耳片與固定法蘭固定連接；緊固卡環(huán)安裝在前端熱防護套上，并與定位卡環(huán)另一端面緊貼合；支座組合件包括后端熱防護套、支座和底座；支座上端與中心桿后段固定連接，后端熱防護套套在支座上并用環(huán)氧膠粘接，支座下端與底座固定連接，并在底座固定有熱防護板。

有益效果

本實用新型提出的一種固體火箭發(fā)動機全尺寸噴管熱結(jié)構(gòu)實驗裝置，與目前常用的數(shù)值模擬計算、縮比實驗及全尺寸發(fā)動機試驗相比具有以下優(yōu)點：

1)與數(shù)值模擬計算和縮比實驗相比，該裝置通過對中心錐圓柱段及錐柱段型面的設(shè)計，實現(xiàn)實驗裝置中全尺寸噴管的工作特性與全尺寸發(fā)動機中噴管的工作特性一致，更能真實模擬出真實發(fā)動機工作狀態(tài)下全尺寸噴管熱結(jié)構(gòu)的工作特點，更能考核噴管熱結(jié)構(gòu)的真實工作特性；