[發明專利]一種壓強自動平衡凝相燃燒產物無污染收集裝置

在審

• 申請號: 201610213197.6
• 申請日: 2016-04-07
• 公開（公告）號: CN105784447A
• 公開（公告）日: 2016-07-20
• 發明（設計）人: 胡松啟;劉元敏;劉林林;張研;武冠杰
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G01N1/28
• 分類號: G01N1/28
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 陳星

技術領域

本發明涉及固體火箭發動機技術領域，具體地說，涉及一種壓強自動平衡 凝相燃燒產物無污染收集裝置。

背景技術

在固體推進劑中，通常會加入一些燃燒熱值較高的金屬燃料如鋁粉等，以 提高固體推進劑比沖。對于高含鋁復合推進劑，因燃燒室內溫度較高，產生的 金屬燃燒產物Al₂O₃在燃氣中呈熔融狀態，即凝相顆粒。凝相燃燒產物顆粒的大 小及分布是發動機性能分析和工作過程仿真的重要參數，如固體火箭發動機兩 相流的規律分析、凝相產物對發動機絕熱層和噴管的機械沖刷，以及凝相產物 對燃燒不穩定的抑制作用。

近年來,我國多個重點產品型號均采用鋁含量較高的復合推進劑，在產品定 型試飛過程中，發現凝相燃燒產物對于發動機絕熱層燒蝕、噴管喉部沉積或沖 刷產生了重大影響，已經發生多起因凝相燃燒產物特性與作用機理不明而引起 的重大事故。因而，迫切需要對推進劑凝相燃燒產物的成分及含量進行精確確 定，為發動機故障分析、過載分析、燒蝕分析、燃燒不穩定分析提供數據支撐。 然而，目前對發動機燃燒室內凝相燃燒產物的特性研究還缺乏認識，其中一個 重要的原因就是缺少有效的試驗裝置和試驗方法。

文獻“Plumeparticlecollectionandsizingfromstaticfiringofsolid rocketmotors”(AIAA-95-2590)中設計和制造了一種獨特的飛鏢系統，可對 靜態點火的固體火箭發動機羽流場中的顆粒進行采集，當飛鏢通過羽焰時，會 在飛鏢銅帶表面粘附粒子樣品。在不同時刻和不同部位，首次從大尺寸固體火 箭發動機排氣羽流中采集Al₂O₃粒子樣品。該裝置不足之處是收集羽流處的燃燒 產物且收集的樣品過少不具代表性。

在文獻“固體火箭發動機燃燒室凝相粒子的收集與分析”(《固體火箭技術》， 2008，31(5):461-463)中提出一種固體火箭發動機燃燒室內凝相粒子收集裝 置。其基本思路是利用水凍結固體推進劑的燃燒產物，獲得凝相粒子。收集裝 置由粒子收集容器和壓力保持容器組成。粒子收集容器內充入定量水，用于凍 結推進劑燃燒產物，通過過濾器收集粒徑大于3μm的粒子。在粒子收集容器 的頂部，設置有一個可拆卸的燃燒室，用于放置推進劑試樣、點火裝置、充氣 接口和壓強傳感器。該收集裝置可實現對凝相燃燒產物的收集；不足之處是采 用水凍結凝相粒子，存在水與凝相粒子發生化學反應的現象，影響實驗結果的 準確性。此外，該收集裝置在推進劑燃燒過程中，保持容器壓強的功能發揮不 明顯，壓強保持不夠平穩，不利于準確分析壓強對凝相燃燒產物粒度分布的影 響。

發明專利CN201410205548.X中公開了“一種固體推進劑燃燒產物收集裝置 及收集方法”，固體推進劑燃燒產物收集裝置由燃氣發生器和真空艙組成，燃氣 發生器與真空艙通過螺栓固定連接，噴管出口處的凝相燃燒產物收集在真空艙 內。該收集裝置可實現噴管出口處所有凝相燃燒產物的無污染收集，局限性在 于不能收集發動機燃燒室內的凝相燃燒產物。

發明內容

為了避免現有技術存在的不足，本發明提出一種壓強自動平衡凝相燃燒產 物無污染收集裝置，通過收集裝置的容積自調節部件來調節燃燒室容積大小， 進而構建了壓強負反饋機制，維持推進劑燃燒過程中燃燒室內壓強的平穩環境， 實現對發動機燃燒室內所有凝相燃燒產物進行無污染收集。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:包括推進劑、燃燒室、預緊 螺柱、硅橡膠環、預緊螺母、圓柱筒、緩沖墊、筒體擋板，所述燃燒室為圓柱 筒形結構，燃燒室內腔底部中間有方形凹槽，兩個圓柱筒分別位于燃燒室外側 壁上對稱安裝，且圓柱筒的軸線垂直于燃燒室的軸線，燃燒室頂部固定有圓柱 筒，且與燃燒室同軸安裝，燃燒室頂部均布有抽真空氣孔、放氣孔、氬氣進氣 孔，推進劑藥柱放置在燃燒室底部凹槽內；所述圓柱筒一端為臺階孔且與燃燒 室相連通，圓柱筒另一端與筒體擋板焊接，緩沖墊嵌入在筒體擋板與圓柱筒端 部連接處，圓柱筒體上等間距設有安全氣孔，圓柱筒內腔裝有預緊螺柱、硅橡 膠環和預緊螺母，用來調節圓柱筒內腔容積。

所述圓柱筒為一個或多個的任意一種。

所述圓柱筒筒壁上的安全氣孔為多個,且安全氣孔位于同一直線上。

有益效果