[發明專利]二次脈沖壓力耦合響應測量方法

無效

• 申請號: 201210465857.1
• 申請日: 2012-11-19
• 公開（公告）號: CN103018397A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（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

技術領域

本發明涉及一種二次脈沖壓力耦合響應測量方法，屬于固體火箭發動機領域。

背景技術

固體火箭發動機不穩定燃燒是困擾發動機設計人員的技術難題。研究表明，推進劑燃燒引起的壓力耦合響應是固體火箭發動機不穩定燃燒的主要增益來源，從理論或試驗上獲取精確可靠的壓力耦合響應數據具有重要的意義。

壓力耦合響應函數是固體推進劑燃燒穩定性的一個特征量，也是預估固體火箭發動機工作穩定性的重要參數。通過幾十年的研究，現已發展了多種測量壓力耦合響應函數的方法，其中比較成熟且廣泛采用的方法是T型燃燒器。在針對雙基推進劑壓力耦合響應函數測量中，常采用倍燃面二次衰減法進行數據處理。對于復合推進劑來講，在T型燃燒器內難以產生自持振蕩，需通過外加激勵的方式引起振蕩，即在試件燃燒過程中和燃燒剛剛結束時各施加一次脈沖，通過測量兩次脈沖后的衰減常數，從而得到推進劑的增益系數。然而，傳統的脈沖法不好選擇脈沖施加時間且難以控制。為了改進復合推進劑壓力耦合響應函數測量方法，提高測量精度，提出了一種新型的二次脈沖壓力耦合響應測量方法。

發明內容

本發明的目的是為了克服傳統脈沖法的不足，設計了一種自發脈沖激勵的裝藥方法，能夠準確的在試件燃燒過程及燃燒剛剛結束時施加所需的脈沖激勵。

本發明所需的設備儀器主要包括：T型燃燒器主體、高頻壓力傳感器、3組不同長度的外接燃燒室、3組不同噴喉直徑的噴管組件、端蓋、堵頭、點火線、點火藥包、復合推進劑試件、脈沖源。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案具體步驟包括：

步驟一：根據出現不穩定燃燒現象固體火箭發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；

高頻壓力傳感器具備的采樣頻率＞2000Hz

步驟六：再次檢查試驗系統，最后發出點火指令，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，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。

數據處理過程：

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律變化，選取第一次脈沖后的一段線性衰減區域，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和系統總阻尼常數α_d的代數和(α_b+α_d)：