[發明專利]一種隔塞式雙脈沖發動機冷氣沖擊實驗裝置及其實驗方法

在審

• 申請號: 201610801452.9
• 申請日: 2016-09-05
• 公開（公告）號: CN107796631A
• 公開（公告）日: 2018-03-13
• 發明（設計）人: 嚴登超;陳雄;孫姍;李映坤;朱亮
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G01M15/14
• 分類號: G01M15/14
• 代理公司: 南京理工大學專利中心32203
• 代理人: 朱沉雁

技術領域

本發明涉及雙脈沖發動機領域，具體涉及一種隔塞式雙脈沖發動機冷氣沖擊實驗裝置及其實驗方法。

背景技術

過去幾十年以來，隨著航空航天事業的發展，固體火箭發動機作為火箭武器的主要動力裝置得到了充分的發展。為了滿足現代戰爭對導彈高機動性、高可控性、大末端速度以及遠射程等指標的要求，為此，美國、日本、加拿大等國從60年代開始對雙脈沖固體火箭發動機技術進行了全面系統的研究工作。

國外研究者如Naumann K W、Stadler L等人針對具體型號雙脈沖發動機的實驗進行了廣泛的研究，但主要是基于雙脈沖發動機穩定工作階段發動機性能進行研究，且對于一般性的驗證性實驗，其成本過于昂貴。國內研究者對雙脈沖發動機的研究也取得了一定的成果，北京航空航天大學的王長輝、西北工業大學的王偉、王春光、中國航天科技集團第四研究院劉雨等對雙脈沖發動機陶瓷隔艙式、金屬膜片式以及軟隔層式隔離裝置進行了一定的實驗研究，但多數考慮的是對發動機結構強度以及級間隔離裝置密封性問題的研究。由于級間隔離裝置打開時間短暫，基本上在點火階段打開，范圍在幾百甚至幾十毫秒之間，但對雙脈沖發動機點火階段級間隔離裝置打開的實驗研究依然很少涉及。

對于隔塞式雙脈沖發動機，張偉青等人通過X射線高速實時熒屏分析技術對發動機點火過程級間隔離裝置的打開進行了初步研究，由于其實驗裝置的局限性，仍然不能對級間隔離裝置的打開過程和塞子在流場中的運動過程以及塞子與燃燒室壁面及噴管收斂段的碰撞過程進行有效的研究。

發明內容

本發明的目的在于提供一種隔塞式雙脈沖發動機冷氣沖擊實驗裝置及其實驗方法，解決了隔塞式雙脈沖發動機模擬點火增壓過程中，級間隔離裝置壓力損失作用以及級間隔離裝置打開后塞子運動對流場影響的工程難題。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種隔塞式雙脈沖發動機冷氣沖擊實驗裝置，包括氮氣瓶、減壓閥、冷氣沖擊儲氣機構、隔塞式雙脈沖發動機、測試裝置和若干個水平支撐架，氮氣瓶通過導氣管與冷氣沖擊儲氣機構連接，所述導氣管上設有減壓閥，冷氣沖擊儲氣機構與隔塞式雙脈沖發動機固連，測試裝置與隔塞式雙脈沖發動機連接，冷氣沖擊儲氣機構和隔塞式雙脈沖發動機均固定在水平支撐架上。

所述冷氣沖擊儲氣機構包括儲氣罐、儲氣罐緊箍圈、轉接段、電動閉鎖器和發動機連接段，儲氣罐緊箍圈套在儲氣罐外壁，通過儲氣罐緊箍圈將儲氣罐固定于水平支撐架上，電動閉鎖器固定在轉接段上，轉接段一端采用法蘭與儲氣罐法蘭固定，另一端通過法蘭與發動機連接段的一端固連，發動機連接段的另一端與隔塞式雙脈沖發動機通過螺紋固連。

所述測試裝置包括紋影儀光路系統、高速相機、數據采集卡、計算機和若干個壓力傳感器，隔塞式雙脈沖發動機外壁上開有若干個壓力傳感器安裝孔，所述壓力傳感器安裝孔位于級間隔離裝置兩側，若干個壓力傳感器分別通過傳感器安裝座固定在所述壓力傳感器安裝孔內，將隔塞式雙脈沖發動機的Ⅰ脈沖燃燒室置于紋影儀光路系統中，高速相機設置在遠離紋影儀光路系統光源的一側，壓力傳感器和高速相機連接采集卡，采集卡再與計算機連接。

上述壓力傳感器采用三個，對應的壓力傳感器安裝孔為三個，其中兩個間隔設置在級間隔離裝置與發動機連接段之間的隔塞式雙脈沖發動機外壁上，第三個位于級間隔離裝置另一側的隔塞式雙脈沖發動機外壁上，且靠近級間隔離裝置。

還包括發動機支撐架，隔塞式雙脈沖發動機通過發動機支撐架與水平支撐架固連。

所述轉接段包括轉接段本體、活塞、撞針、金屬膜片、法蘭盤、兩個測壓座和兩個測壓座堵蓋，轉接段本體為圓管，一端外翻形成法蘭結構，法蘭盤固定在轉接段本體的另一端，通過法蘭盤與儲氣罐固連，轉接段本體靠近發動機連接段的一端外壁對稱開有兩個測壓座安裝孔，測壓座分別通過螺紋固定在所述測壓座安裝孔內，測壓座堵蓋通過螺紋與測壓座固連；轉接段本體內壁設有三階臺階面，所述三階臺階面靠近測壓座安裝孔，且與發動機連接段異側；撞針穿過活塞中心，并與之固連，撞針和活塞均設置在轉接段本體內，且不超過三階臺階面；金屬膜片設置在靠近測壓座安裝孔的臺階面上，發動機連接段一端伸入轉接段本體壓緊金屬膜片，并通過外翻的法蘭固連。

所述隔塞式雙脈沖發動機的Ⅰ脈沖燃燒室采用透明材料制成。

一種隔塞式雙脈沖發動機冷氣沖擊實驗裝置的實驗方法，包括以下步驟：