[發明專利]一種固體推進劑燃速測試恒壓裝置

有效

• 申請號: 201610213355.8
• 申請日: 2016-04-07
• 公開（公告）號: CN105911213B
• 公開（公告）日: 2018-01-02
• 發明（設計）人: 劉林林;胡松啟;劉元敏
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G01N31/12
• 分類號: G01N31/12
• 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低壓測試技術領域，具體地說，涉及一種固體推進劑燃速測試恒壓裝置。

背景技術

燃速是固體推進劑的一項核心技術指標，也是火箭發動機內彈道設計中的一項重要性能參數，因此在推進劑配方調節及批量生產時往往需要對推進劑的燃速進行測試，以確認推進劑的燃速。固體推進劑的燃速一般隨壓強的升高而增大，而且燃速和壓強滿足維也里指數規律

r＝apⁿ

式中，r為推進劑的燃速；a為燃速系數；n為燃速壓強指數。因此，若要得知推進劑的燃速特性，需要測試不同壓強下的燃速值，然后再通過實驗值的擬合來獲得燃速系數和燃速壓強指數值。

固體推進劑燃速測試方法主要有恒壓彈法、發動機法和密閉燃燒器法，其中恒壓彈法由于具有成本低廉、測試結果準確性高、實驗數據處理方便、壓強范圍適用性強的特點，而成為目前固體推進劑燃速測試最廣泛使用的方法。恒壓彈法按計時原理又可分為靶線法、聲發射法及超聲波法，其中，靶線法和聲發射法分別是國軍標GJB770B-2005中方法706.1、方法706.2中介紹的方法，其測試壓強范圍為1～25MPa，基本與傳統推進劑的燃燒壓強范圍相一致，同時這兩種方法均通過燃燒室與若干個體積較大的緩沖瓶相連接的方式，實現推進劑燃燒過程中燃燒室壓強的恒定。

隨著火箭發動機和推進劑技術的不斷發展，對某些推進劑，如富氧燃料推進劑其工作壓強最低可達0.2MPa左右，由于富氧燃料推進劑的燃速較高，在低壓下燃氣的生成速率也較大。由理想氣體狀態方程可知，對相同摩爾量的燃氣來說壓強越高，其所占的體積也越大，因此在對低壓下推進劑的燃速進行測試時，一般壓強波動較大，難以滿足測試過程中恒壓的要求。若通過增大緩沖瓶的體積及管路直徑來保持恒壓，則緩沖瓶的體積會非常大，使整個測試裝置過于笨重。另外，對于推進劑的燃速測試通常認為壓強范圍為5MPa以下，最高壓強5MPa是最低壓強的25倍，若按最低壓強下能夠保持壓強恒定來設定緩沖瓶的體積，則由于緩沖瓶的體積非常大，高壓下的測試實驗會存在穩壓氣體浪費嚴重現象。

發明內容

為了避免現有技術中固體推進劑低壓下燃速測試過程存在壓強難以恒定的問題，本發明提出一種固體推進劑燃速測試恒壓裝置。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:包括燃燒室、底座、氣缸、砝碼盤、支撐桿、橡膠活塞、固定螺母、弧形圓管、點火絲、點火電極、推進劑藥條、密封圈，所述燃燒室為U形結構，敞口端周向側壁凸緣上均布有四個螺孔，兩個圓柱形氣缸位于燃燒室兩側對稱安裝，燃燒室與氣缸通過弧形圓管連接相通，燃燒室側壁設有氮氣充氣孔、排氣孔、傳感器接孔和真空泵接孔，且分別與高壓氮氣瓶、排氣閥、壓強傳感器和真空泵相連接；所述氣缸內置有兩個外徑與氣缸內徑相同的橡膠活塞，橡膠活塞兩端分別有固定螺母，通過調節兩螺母的間距來調節橡膠活塞的壓縮量；所述支撐桿為螺紋桿，支撐桿一端與砝碼盤外底部的圓形固定凹槽螺紋連接，支撐桿另一端位于氣缸內分別與兩個橡膠活塞連接，兩個橡膠活塞之間間距可調節；所述底座中間有凸臺，凸臺中心部位有方形凹槽，依底座軸心等距離外延有四個螺孔分別與燃燒室側壁凸緣上的螺孔配合通過螺栓固連，推進劑藥條固定在底座凸臺的凹槽中，推進劑藥條的頂端穿有點火絲，點火絲兩端分別纏繞在兩個點火電極上。

所述氣缸沿燃燒室周向分布至少為二個。

所述底座凸臺直徑與燃燒室內徑相同。

所述密封圈安裝在底座與燃燒室側壁凸緣連接處。

有益效果

本發明提出的固體推進劑燃速測試恒壓裝置，通過恒壓裝置的容積調節部件來使壓強保持恒定，維持推進劑燃燒過程中燃燒室內壓強的平穩環境；其與現有技術相比有如下特點:

(1)不需要大體積的緩沖瓶來使壓強保持恒定，燃燒室和氣缸的體積均較小，在減少裝置體積的同時也減少了穩壓氣體氮氣的使用量，具有較好的經濟效益。

(2)燃燒室的尺寸較小，對成氣量高的推進劑，低壓下的燃速測試通過推進劑的燃燒，實現燃燒室的自增壓，徹底擺脫氮氣的使用，從而節省大量實驗成本。

(3)引入抽真空裝置，可有效地排除燃燒室中空氣對燃速測試結果的影響，有效提高了測試精度。

(4)推進劑燃燒時一般會生成腐蝕性的氯化氫氣體，常會造成裝置的腐蝕。而對于富燃料推進劑的凝聚相燃燒產物較多，使管路易于堵塞而造成實驗危險性增加。本發明恒壓裝置的管路簡單，氣缸方便拆卸，易于清理裝置中的燃燒產物，有利于裝置的維護。

附圖說明