[發(fā)明專利]一種固體推進劑定容燃燒的測試裝置及測試方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410603239.8
• 申請日: 2014-10-30
• 公開（公告）號: CN104330520A
• 公開（公告）日: 2015-02-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 胡松啟;劉凱;陳靜;李葆萱;李逢春;張研
• 申請（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01N31/12
• 分類號: G01N31/12
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心 61204
• 代理人: 陳星

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及固體推進劑測試領(lǐng)域，具體地說，涉及一種固體推進劑定容燃燒的測試裝置及測試方法。

背景技術(shù)

隨著火箭技術(shù)的發(fā)展,固體火箭發(fā)動機的應(yīng)用越來越廣泛，對固體火箭發(fā)動機的設(shè)計要求也越來越高。在諸多的固體火箭發(fā)動機的性能參數(shù)中，固體推進劑的燃速性能起著非常重要的作用。而且對固體推進劑在高燃速及高壓強下穩(wěn)定工作的要求越來越清晰。提高固體火箭發(fā)動機工作壓強是現(xiàn)有技術(shù)中提高火箭發(fā)動機比沖的重要方法，而進行高壓強火箭發(fā)動機內(nèi)彈道設(shè)計必須預(yù)先測定高壓強下推進劑燃速。因此提供一種高可靠性，高精度的高壓下推進劑燃速測試方法是必不可少的。目前現(xiàn)有的固體推進劑燃速測試方法主要有靶線法、聲發(fā)射法、超聲波法。

發(fā)明專利201110039791.5中公開了一種固體推進劑多靶線準動態(tài)燃燒性能測試方法，能夠方便快捷的測出固體推進劑的準動態(tài)燃速，燃速壓強系數(shù)和高溫條件下燃速溫度敏感系數(shù)，以克服現(xiàn)有技術(shù)測量周期較長的不足，但是靶線法通常用來測量15MPa以下的推進劑燃速特性。

聲發(fā)射法通常用于測試25MPa以下推進劑燃速。在發(fā)明專利200610043161.4中提出了一種固體推進劑燃速測試系統(tǒng)，其涉及測試儀器技術(shù)領(lǐng)域，目的是采用該系統(tǒng)以提高對固體推進劑燃速的測試精度和測試效率,實現(xiàn)對測試數(shù)據(jù)進行管理與數(shù)據(jù)自動處理,并實現(xiàn)測試過程的自動化。推進劑燃速測試系統(tǒng)是在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上采用計算機技術(shù),由燃燒室、信號采集裝置、氣路、水路與溫度調(diào)控裝置和特別設(shè)計的系統(tǒng)控制裝置組成。但該系統(tǒng)較為復(fù)雜，涉及零部件較多；同時聲發(fā)射法在高壓強情況下存在著高壓管路、高壓閥門漏氣，壓強難以維持恒定的狀態(tài)。

湖北航天技術(shù)化學(xué)研究所推出了“一種超聲法測試固體推進劑的燃速裝置”，該裝置須測量超聲脈沖在推進劑中的反射時間,確定推進劑燃燒端面的位移,從而得到推進劑的燃燒速度。燃速裝置由燃燒室、超聲探頭、匹配層、壓力傳感器、超聲發(fā)射接收單元和計算機數(shù)據(jù)處理單元組成，試驗采用低燃速推進劑。超聲波法和聲發(fā)射法測量壓強基本相同，也存在高壓管路、高壓閥門易漏氣的難題，而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜、零部件較多。

發(fā)明內(nèi)容

為了避免現(xiàn)有技術(shù)存在的不足,克服其結(jié)構(gòu)復(fù)雜,高壓下固體推進劑測試難的問題，本發(fā)明提出一種固體推進劑定容燃燒的測試裝置及測試方法；測試裝置內(nèi)靠推進劑自燃燒充壓，不需增加管路，測試裝置精度較高，能準確的測量連續(xù)高壓下任何一個壓強點下的固體推進劑燃速，測試裝置結(jié)構(gòu)簡單，安裝操作方便，適用于各種固體推進劑。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:測試裝置包括放氣閥、測壓嘴、頂蓋、密封圈、壓螺蓋、推進劑試樣、燃燒器，所述燃燒器為一端封閉的圓筒形結(jié)構(gòu)，燃燒器開口端外壁面周向有螺紋，燃燒器開口端沿壁端周向有凹槽，密封圈嵌入在凹槽內(nèi)，頂蓋固定在燃燒器開口端部，頂蓋上設(shè)置有放氣閥與燃燒器相連通，測壓嘴位于頂蓋上放氣閥的側(cè)面，且與燃燒器內(nèi)部相連通，壓力傳感器置于測壓嘴上與測試系統(tǒng)連接，壓螺蓋位于頂蓋上與燃燒器通過螺紋固連。

一種采用測試裝置進行固體推進劑定容燃燒測試的方法,其特征在于包括以下步驟:

步驟1.確定推進劑試樣形狀和尺寸,并將推進劑試樣及點火器放置在燃燒器內(nèi)，組裝定容燃燒器，確認燃燒器密封無漏氣；

步驟2.打開點火器點燃推進劑試樣，推進劑試樣燃燒產(chǎn)生高溫燃氣，密閉的燃燒器內(nèi)壓強不斷升高，由測壓嘴上的壓力傳感器測量燃燒器內(nèi)壓強，由動態(tài)壓強測試系統(tǒng)獲得燃燒器內(nèi)的P-t曲線；

步驟3.待推進劑試樣燃燒完全，開啟放氣閥排除燃燒器內(nèi)的高壓燃氣，使燃燒器內(nèi)高溫燃氣徹底排放，再打開定容燃燒器；

步驟4.重復(fù)上述步驟1至步驟3，采用相同的過程進行多次實驗，記錄測試結(jié)果；

步驟5.通過氣體狀態(tài)方程，獲得不同時刻下推進劑試樣燒去的質(zhì)量，由于推進劑試樣幾何尺寸已知，得到不同時刻下推進劑試樣燒去的肉厚et，由dedt得到不同時刻下的燃速；

步驟6.通過最小二乘法求出各壓強段的燃速特性參數(shù)－溫度系數(shù)和壓強指數(shù)，即得到燃速公式；固體推進劑燃速測試完成。

有益效果