[發(fā)明專利]二次脈沖壓力耦合響應測量方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210465857.1
• 申請日: 2012-11-19
• 公開（公告）號: CN103018397A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發(fā)明（設計）人: 蘇萬興;李軍偉;趙艷棟;顏密;葉青青;王寧飛
• 申請（專利權）人: 蘇萬興
• 主分類號: G01N31/12
• 分類號: G01N31/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種二次脈沖壓力耦合響應測量方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟一：根據出現不穩(wěn)定燃燒現象固體火箭發(fā)動機的工作壓強及振蕩頻率，設計原始外接燃燒室，原始噴管組件及其噴喉尺寸，另外設計用于比較試驗的兩組測試外接燃燒室和測試噴管組件；

步驟二：將T型燃燒器主體與步驟一中原始外接燃燒室進行連接，然后固定在試驗臺架上；

步驟三：將點火藥包置入步驟二中T型燃燒器兩端，由點火線連接，并將點火線從T型燃燒器中央伸出；

步驟四：步驟三中T型燃燒器兩端放置復合推進劑試件，復合推進劑試件中間位置及末端位置埋放由小粒黑火藥和本體藥末混合而成的點火藥末，試件側面和末端需進行嚴格包覆；

步驟五：將T型燃燒器主體與步驟一中原始噴管組件進行連接，并在T型燃燒器兩端安置高頻壓力傳感器，進行標定；

步驟六：再次檢查試驗系統(tǒng)，最后發(fā)出點火指令，進行試驗測量，通過試件的燃燒，在燃燒室建立平衡壓強后及燃燒結束時分別引起點火藥末的燃燒，從而產生兩次脈沖觸發(fā)，通過測量兩次脈沖后的衰減常數，得到推進劑的增益系數；

步驟七：試驗結束后清理T型燃燒器空腔，更換不同初始溫度的被測試件進行測試；在此基礎上，逐次更換步驟一中設計的測試外接燃燒室與測試噴管組件，再對不同初始溫度的被測試件進行比較試驗；

步驟八：進行數據處理，確定被測復合推進劑在不同初溫條件下、不同壓力范圍內、不同頻率范圍內的壓力耦合響應函數特性。

2.如權利要求1所述的二次脈沖壓力耦合響應測量方法，其特征在于：數據處理過程為：

在被測推進劑試件燃燒的中間時刻，中間位置的點火藥末燃燒引起第一次脈沖激勵，根據線性理論，壓強振蕩的振幅按照指數規(guī)律變化，選取第一次脈沖后的一段線性衰減區(qū)域，將該段內的壓力-時間(p-t曲線)關系繪制在半對數坐標系內可得到一條直線，在該直線上任選兩點(lnp₁，t₁)、(lnp₂，t₂)，可求得第一次脈沖后的衰減常數α₁，即推進劑燃面增益常數α_b和系統(tǒng)總阻尼常數α_d的代數和(α_b+α_d)：

α1=lnp2-lnp1t2-t1---(1)]]>

當推進劑燃燒剛剛結束時，末端位置的點火藥末燃燒引起第二個脈沖激勵，選取第二次脈沖后的一段線性衰減區(qū)域，將該段內的壓力-時間(p-t曲線)關系繪制在半對數坐標系內可得到另一條直線，在該直線上任選兩點(lnp₃，t₃)、(lnp₄，t₄)，可求得第二次脈沖后的衰減段衰減常數α₂：

α2=lnp4-lnp3t4-t3---(2)]]>

由于施加第二次脈沖時，推進劑試件的燃燒已結束，所得衰減常數僅為系統(tǒng)阻尼常數，假設兩次振蕩時系統(tǒng)總阻尼相同，則α₂＝α_d；根據上述兩式，推進劑燃面增益常數為：

α_b＝α₁-α₂????????????????????????????(3)

根據T型燃燒器內的聲能關系，可以得到燃面響應函數與燃面增益常數的關系：

Rbp(r)=p‾2r·‾ρpa(α1f1-α2f2)---(4)]]>

其中：是推進劑燃速；是兩次脈沖后衰減區(qū)間內的平均值；f₁是第一次衰減期平均頻率；f₂是第二次衰減期平均頻率；ρ_P是推進劑密度；a是實測聲速；

外接燃燒室與噴管可根據實際需要加工不同的尺寸，來測量復合推進劑試件在不同頻率與壓力下的壓力耦合響應特性；

點火藥包劑量可根據所測頻率條件下對應的T型燃燒器總容積和點火壓強及點火藥的火藥力進行估算，并通過實際點火測試進行修正；點火劑量m_ig公式為：

mig≈pigVgfig---(5)]]>

其中：p_ig為點火壓強，V_g為T型燃燒器自由容積，f_ig為點火藥力；

所述的復合推進劑試件需要在高溫(+50℃)、室溫(+20℃)及低溫(-40℃)條件下分別測量，以便分析初始溫度對壓力耦合響應函數的影響。