[發(fā)明專利]一種固體推進劑點火、燃速一體化測試裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510412288.8
• 申請日: 2015-07-14
• 公開（公告）號: CN104950007A
• 公開（公告）日: 2015-09-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 裴慶;趙鳳起;劉科祥;郝海霞;徐司雨;姚二崗;姜菡雨;李猛
• 申請（專利權(quán)）人: 西安近代化學(xué)研究所
• 主分類號: G01N25/00
• 分類號: G01N25/00;G01N31/12
• 代理公司: 中國兵器工業(yè)集團公司專利中心 11011
• 代理人: 梁勇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種固體推進劑點火和燃燒性能測試裝置，屬于測試技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

固體推進劑的點火是在能量作用下固體推進劑局部表面的溫度升高到發(fā)火點以上，并使該處發(fā)生燃燒，進而傳播到整個裝藥的燃燒面使其發(fā)生燃燒的過程。點火是固體推進劑燃速的初始階段，點火是否可靠直接影響到固體推進劑燃燒的均勻性，是否正常燃燒以及發(fā)動機燃燒室內(nèi)是否產(chǎn)生過高的一次壓力峰等。所以，推進劑都必須具備良好的點火性能，以保證武器裝備正常工作。因此，對固體推進劑的點火難易度進行評價是固體推進劑設(shè)計、生產(chǎn)的一個重要環(huán)節(jié)。

固體推進劑的燃燒速度是指單位時間內(nèi)沿固體推進劑表面的法線方向上固相消失的距離，簡稱固體推進劑的燃速。它決定著固體推進劑能量的釋放速度，也是計算固體推進劑其它燃燒性能(燃速壓強指數(shù)、燃速溫度敏感系數(shù)、侵蝕比等)的核心參量。無論燃燒時壓強、初溫、氣流速度等影響因素的變化，最終都將反映在燃速的變化上。此外，它還直接影響火箭發(fā)動機的彈道性能、飛行速度和工作穩(wěn)定性等。因此，固體推進劑的燃速是武器所要求的重要性能參數(shù)之一，研究燃速及燃速受影響因素的變化規(guī)律，可以為固體火箭發(fā)動機和裝藥設(shè)計者提供重要的設(shè)計參數(shù)。

現(xiàn)有的固體推進劑點火性能測試裝置和燃速測試裝置只是分別對點火過程和燃燒速度進行測試，固體推進劑的點火和燃燒是一個連續(xù)發(fā)生的過程，進行點火測試時必須經(jīng)過點火過程使固體推進劑達到燃燒狀態(tài)為止，進行燃燒速度測試時必須點燃固體推進劑后才能進行正常測試，所以可以在固體推進劑點火燃燒過程中對其點火延遲時間和燃燒時間同時測試，設(shè)計出一種對固體推進劑點火特性和燃燒特性同時測試的簡單、高效、快捷的一體化測試裝置，以縮短固體推進劑的科研、生產(chǎn)周期，提高工作效率。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足和缺陷，本發(fā)明提供一種能夠方便、快捷地同時測出固體推進劑激光點火性能和燃燒性能的多功能一體化測試裝置。

本發(fā)明提供的固體推進劑點火、燃速一體化測試裝置，包括燃燒室及配氣單元、激光發(fā)射與光信號接收單元和測控單元。可對常見的固體推進劑如雙基推進劑、改性雙基推進劑、復(fù)合推進劑等進行激光點火性能和燃燒性能進行測試，也可用于盛于管狀容器中的未固化推進劑藥漿、凝膠推進劑和膏體推進劑進行激光點火性能和燃燒性能進行測試。

所述的燃燒室及配氣單元用于提供固體推進劑試樣燃燒的場所以及測試時所需要的初始壓強和初始溫度環(huán)境，包括燃燒室、半導(dǎo)體溫度控制裝置、高壓氮氣瓶、緩沖氮氣瓶、真空泵以及氮氣增壓泵、試樣支架。燃燒室有進氣排氣孔、應(yīng)急排氣孔和壓力溫度傳感器安裝孔，燃燒室外壁貼有半導(dǎo)體制熱制冷裝置，用來保持燃燒室溫度，緩沖氮氣瓶和高壓氮氣瓶用來給燃燒室提供初始壓強，氮氣增壓泵用來給緩沖氮氣瓶和高壓氮氣瓶增壓；燃燒室頂部有一可打開的頂蓋，頂蓋中央鑲嵌透鏡，用于激光進入。燃燒室側(cè)壁開有圓形視窗，內(nèi)裝耐壓石英玻璃。燃燒室底端有試樣支架，用于固定被測藥條。燃燒室頂蓋、試樣支架和燃燒室一起組成一個密閉的壓力容器系統(tǒng)，燃燒室的排氣孔外還可連接真空壓縮泵，用以進行真空環(huán)境下測試。

所述的激光發(fā)射與光信號接收單元用于提供點火測試所需的激光器及其光路系統(tǒng)以及探測固體推進劑點火燃燒過程中發(fā)光強度的大小和持續(xù)時間，包括CO₂激光器、激光光路能量優(yōu)化系統(tǒng)、全反射棱鏡、光電探測器、激光功率計。CO₂激光器用于提供固體推進劑點火所需能量，光路能量優(yōu)化系統(tǒng)用于光束勻化器將高斯光束勻化成平行光束，使激光光強分布均勻。激光功率計用于測試照射在固體推進劑點火表面上的激光的能量。光電探測器用來將燃燒室內(nèi)固體推進劑點火燃燒時發(fā)射的可見光的強度信號轉(zhuǎn)換為電信號。全反射棱鏡用于改變激光方向。

所述的測控單元包括信號放大器、同步數(shù)據(jù)采集卡、溫度傳感器、壓力傳感器、點火信號同步裝置、I/O控制卡、同步數(shù)據(jù)采集卡、計算機及測控軟件。