[發明專利]一種固體推進劑燃燒煙霧微粒尺寸分布測試方法

有效

• 申請號: 201510902521.0
• 申請日: 2015-12-08
• 公開（公告）號: CN105510196B
• 公開（公告）日: 2018-10-12
• 發明（設計）人: 李猛;王長健;孫美;趙鳳起;羅陽;許毅;孫志華;儀健華;徐司雨;安亭;楊燕京
• 申請（專利權）人: 西安近代化學研究所
• 主分類號: G01N15/02
• 分類號: G01N15/02;G01N5/00
• 代理公司: 中國兵器工業集團公司專利中心 11011
• 代理人: 梁勇

本發明公開了一種固體推進劑燃燒煙霧微粒尺寸分布測試方法，該方法首先采用密閉燃燒室收集固體推進劑燃燒煙霧，然后利用Andesen顆粒物分級采樣裝置，以恒速抽取密閉燃燒室中的固體推進劑燃燒煙霧，使不同粒徑范圍內的推進劑燃燒煙霧微粒在慣性作用下被分層截留在已知重量的濾膜上，通過干燥并稱重后計算推進劑燃燒煙霧微粒在不同粒徑之間的分布狀況。該方法優化集成了密閉燃燒室和Andesen顆粒物分級采樣裝置，并將其應用于固體推進劑燃燒煙霧微粒尺寸分布測試，大大提高了測量結果的重復性和準確性，且該方法設計合理、操作簡便、所需樣品少、制樣簡單，可為推進劑配方設計及性能改善提供依據和指導。

技術領域

本發明涉及一種固體推進劑燃燒煙霧測試方法，適用于固體推進劑燃燒煙霧測試。

背景技術

金屬燃料可以提高固體推進劑能量和密度，是增大武器射程的最有效手段。通常固體推進劑配方中可以添加5％～30％的金屬粉，由此帶來的是固體推進劑燃燒產物中含有高達30％以上的凝聚相微粒，隨同氣相燃燒產物一起在燃燒室和噴管中高速流動。由于不同煙霧濃度和微粒尺寸大小對兩相流損失程度不同，燃燒室和噴管效率不能確定，直接影響了固體推進劑裝藥是否能滿足武器系統性能指標要求，產生設計閾值偏高，武器系統戰場使命完成難以保證的問題。因此研究固體推進劑燃燒煙霧微粒尺寸分布對固體推進劑裝藥及發動機設計具有很強的科學理論意義和價值，對提高各軍兵種遠程打擊能力提供技術保障。

國外對固體火箭發動機中三氧化二鋁微粒開展了粒子收集、激光全息法等研究，并歸納出了工程采用的經驗公式。隨著新型高性能推進劑的研制，配方中添加多種金屬及其氫化物以達到所需要的綜合性能指標，但是目前為止沒有建立新型高性能固體推進劑燃燒煙霧微粒尺寸分布測試方法，還不能為配方設計及性能改善提供依據和指導。

發明內容

本發明的目的在于提供一種固體推進劑燃燒煙霧微粒尺寸分布測試方法，為固體推進劑配方設計及性能改善提供參考。

為解決現有技術存在的問題，本發明包括如下步驟：

步驟一，控制環境溫度范圍為10℃～40℃，相對濕度不大于80％，切取圓柱體或長方體固體推進劑樣品，中心鉆通孔以保證鎳鉻絲穿過樣品，每組5個試樣，用分析天平稱量并編號；在Andesen顆粒物分級采樣裝置八個采樣托盤內分別放入采樣膜，并稱量八個采樣膜質量并記錄m_i(i＝1,2,…,8)；

步驟二，將Andesen顆粒物分級采樣裝置與密閉燃燒室排氣閥出口相連，以恒速抽取密閉燃燒室中的固體推進劑燃燒煙霧，采樣2～3min，使得不同粒徑范圍內的固體推進劑燃燒煙霧微粒在慣性作用下被分層截留在已知質量的濾膜上；

步驟三，連續試驗五發固體推進劑樣品；采樣結束后，將Andesen顆粒物分級采樣裝置內的采樣膜連同采樣托盤放入干燥器中進行干燥后，再用分析天平稱量采樣膜質量w_i(i＝1,2,…,8)；

步驟四，試驗后稱量質量減去試驗前稱量質量即為該粒徑范圍內固體推進劑燃燒煙霧微粒的重量(w_i-m_i)(i＝1,2,…,8)；

步驟五，各粒徑范圍內的固體推進劑燃燒煙霧微粒質量與所有收集到的微粒質量百分比，體推進劑燃燒煙霧微粒的尺寸分布，其測試結果保留至小數點后一位。

根據實驗要求可采用不同工作壓強的密閉燃燒室開展固體推進劑點火燃燒并產生煙霧的試驗。

本發明測量結果準確、重復性好，切取的圓柱體或長方體固體推進劑樣品質量為1000mg±5mg；本發明充入氮氣后密閉燃燒室壓強控制在0.1MPa～30MPa范圍內。

為了實現準確的分級采樣，取樣前收集盤必須保持清潔，收集盤上使用玻璃纖維濾膜，收集后的顆粒物需要在干燥器中進行干燥；