[發(fā)明專利]一種固體推進劑燃速測試用靶線尺寸的確定方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710595136.5
• 申請日: 2017-07-20
• 公開（公告）號: CN107451344B
• 公開（公告）日: 2020-07-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫志華;劉林林;儀建華;軒春雷;王長健;王英紅;孫美;許毅;秦釗
• 申請（專利權(quán)）人: 西安近代化學(xué)研究所
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G01N31/12;G06F119/08
• 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

本發(fā)明公開了一種固體推進劑燃速測試用靶線尺寸的確定方法。在靶線法燃速測試過程中，靶線尺寸的選擇直接關(guān)系到系統(tǒng)的計時誤差和實驗操作可靠性。本發(fā)明以燃速測試過程中靶線的熔斷過程為基礎(chǔ)，采用傳熱學(xué)公式描述靶線與燃?xì)庵g的對流傳熱過程，并通過公式求解獲得滿足計時準(zhǔn)確性要求的最大靶線直徑，從而形成燃速測試用靶線尺寸的確定方法。本發(fā)明彌補了當(dāng)前靶線尺寸通過經(jīng)驗進行確定的不足，對提高靶線計時精度、增加實驗操作可靠性、提高燃速測試標(biāo)準(zhǔn)化程度等皆有重要意義。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種固體推進劑燃速測試用靶線尺寸確定方法，尤其適用于低燃速、低燃燒溫度推進劑燃速測試。

背景技術(shù)

固體推進劑是各類固體火箭發(fā)動機的推進能源，其性能參數(shù)對發(fā)動機性能水平的提高至關(guān)重要。燃速是固體推進劑的核心性能參數(shù)之一，燃速值的準(zhǔn)確獲得對火箭發(fā)動機的設(shè)計和推進劑配方調(diào)節(jié)均具有重要意義。固體推進劑的燃速只能通過實驗方法準(zhǔn)確獲得，常用的燃速測試方法有恒壓彈法、密閉燃燒器法和發(fā)動機法三種，其中恒壓彈法由于具有測試結(jié)果可靠、成本低廉、數(shù)據(jù)處理方便等優(yōu)點成為目前最為普及的測試方法。恒壓彈法按計時方式的不同又可分為靶線法、聲發(fā)射法、超聲波法等，但考慮到信號的穩(wěn)定性，靶線計時方法最為常用。靶線法計時原理是沿著推進劑藥條的燃燒方向分別穿入兩根低熔點金屬絲，這些低熔點金屬絲稱為靶線。實驗前準(zhǔn)確測量出兩靶線間的距離，由于推進劑的燃燒產(chǎn)生大量的熱，因此當(dāng)推進劑燃燒到靶線位置時會將其熔斷。在實驗過程中，可測得兩靶線熔斷的時間差，再根據(jù)靶線間距便可計算出推進劑的燃速。

燃速測試用的靶線一般采用鉛銻合金絲，靶線的熔點為500～600K，而推進劑的燃面溫度一般為700K以上，因此當(dāng)推進劑藥條燒到靶線位置時靶線很容易被燒斷，從而實現(xiàn)準(zhǔn)確計時。在國軍標(biāo)GJB 700B-2005《火藥實驗方法》方法706.1燃速－靶線法中對藥條尺寸的規(guī)定為：雙基推進劑為Φ5×150mm的圓柱體藥條，復(fù)合推進劑為4×4×150mm的長方體藥條，由于藥條的細(xì)長特性，當(dāng)推進劑的燃速較低時藥條的燃燒時間較長，燃燒時存在較為嚴(yán)重的熱散失。靶線法燃速測試過程中，要求靶線在燃面處能夠被迅速熔斷，若藥條燃燒時的熱損失較大，則會造成火焰對燃面熱反饋的不足而引起的靶線不易燒斷的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致計時誤差變大。靶線的熔斷時間是計時系統(tǒng)準(zhǔn)確性的重要標(biāo)志，在其它條件相同的情況下，靶線的直徑越小，靶線的升溫越快，達到熔點的時間也就越短，因此減小靶線的直徑有利于計時準(zhǔn)確性的提高。但是鉛銻合金材質(zhì)的靶線強度較低，直徑較小的靶線在裝配過程中容易折斷，從實驗操作的角度上來看需要靶線的直徑較大，因此需要一種最佳靶線尺寸的確定方法，使?jié)M足計時準(zhǔn)確性的基礎(chǔ)上靶線的尺寸盡量大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出一種固體推進劑燃速測試用靶線尺寸的確定方法，使靶線尺寸確定過程簡單、準(zhǔn)確性高、條件適應(yīng)性強。

本發(fā)明的實現(xiàn)過程如下：

步驟1：設(shè)靶線體積為V，表面積為A，初始溫度為T₀，推進劑燃?xì)鉁囟葹闉門_∞，T_∞＞T₀，靶線與流體間的表面換熱系數(shù)為h，靶線的比熱容為c，靶線的密度為ρ，應(yīng)用集中參數(shù)法可得到靶線溫度隨時間的變化關(guān)系；

初始時刻到某一瞬間為止的時間間隔內(nèi)，靶線的瞬時熱流量

引入過余溫度θ＝T_∞-T，則式(a)變?yōu)?/p>

以過余溫度表示的初始條件為

θ(0)＝T_∞-T₀………………………………(c)

將式(b)分離變量，得

將式(d)對τ從0到τ積分，有