[發明專利]一種用于測定固體火箭發動機燃燒不穩定性的脈沖發生器

在審

• 申請號: 201910034135.2
• 申請日: 2019-01-15
• 公開（公告）號: CN109505712A
• 公開（公告）日: 2019-03-22
• 發明（設計）人: 李軍偉;溫奇;宋岸忱;徐博;王茹瑤;王寧飛
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: F02K9/96
• 分類號: F02K9/96;F02K9/08
• 代理公司: 北京理工正陽知識產權代理事務所(普通合伙) 11639
• 代理人: 毛燕

本發明涉及一種用于測定固體火箭發動機燃燒不穩定性的脈沖發生器，屬于固體火箭發動機技術領域。本發明所述脈沖發生器采用藥量調節脈沖大小、推進劑控制時序、將脈沖源與推進劑整合一體安置在T型燃燒器內部的設計方式，脈沖發生器在裝藥時，脈沖源與推進劑整合為一體，能夠通過推進劑的藥量來控制脈沖激勵的時序，在需要施加激勵的時候直接由推進劑點燃，不需要外加點火時序控制裝置。脈沖發生器可以添加不同量、不同位置的脈沖源，實現不同需求的脈沖激勵，更加簡單、安全和可靠。本發明容易操作，成本低廉，具有很好的效果。

技術領域

本發明涉及一種用于測定固體火箭發動機燃燒不穩定性的脈沖發生器，尤其涉及一種通過T型燃燒器測定固體火箭發動機不穩定燃燒壓力耦合響應函數所使用的脈沖發生器，屬于固體火箭發動機技術領域。

背景技術

隨著航天運載火箭技術的發展，特別是對大推力火箭發動機需求的不斷提高，眾多運載火箭采用了大長徑比、高裝填、高能推進劑的固體火箭發動機。此類發動機的共同特點是，容易在流場內產生流動不穩定性，而且發動機燃燒穩定性隨工作時間不斷變差，在工作末期極易出現不穩定燃燒現象。固體火箭發動機不穩定燃燒又稱為燃燒不穩定或振蕩燃燒，是發動機研制過程中經常遇到的棘手問題之一，其基本特征是燃燒室壓力、燃速以發動機內聲腔固有頻率作周期或近似周期性的變化。不穩定燃燒現象將會引起內彈道曲線異常，燃燒室內的壓力振蕩與發動機殼體耦合，會導致火箭的制導系統受到干擾，如果壓力振蕩幅值持續增大，嚴重時會引起發動機爆炸，導致災難性后果。傳統的理論知識與工程方法難以消除此類發動機內的不穩定燃燒現象，因此，只能針對復合推進劑壓力耦合響應等關鍵增益機理開展深入研究。

壓力耦合響應函數，是固體推進劑燃燒穩定性的一個特征量，也是預估固體火箭發動機燃燒穩定性的重要參數。自20世紀50年代以來，科研人員一直在研究燃燒響應理論，逐步弄清了一些不穩定燃燒的機理。但是，由于壓力耦合響應函數是頻率、推進劑組份、燃燒室平均壓力等的函數，現有的理論無法準確的確定推進劑壓力耦合響應函數，只能通過試驗獲得所需數據。通過幾十年的研究，現已發展了多種測定壓力耦合響應函數的方法，其中比較成熟且廣泛采用的方法是T型燃燒器脈沖法。

利用T型燃燒器脈沖法測定壓力耦合響應函數，實質上就是為T型燃燒器安裝兩個脈沖發生器。T型燃燒器脈沖法的工作原理是，在試件的燃燒過程中和燃燒剛剛結束時，各施加一次脈沖。由于試件增益小于阻尼，兩次脈沖所激發的振蕩均按指數規律衰減。第一次脈沖的衰減常數包含有燃面增益和聲腔的阻尼，第二次脈沖只含有阻尼。如果假定燃燒期和燃燒結束后瞬間的阻尼是相同的，則燃面的增益系數可以通過兩次脈沖的衰減常數計算出。因此，脈沖發生器的兩次脈沖激勵關鍵且重要。

目前，現有的與T型燃燒器配套工作的脈沖發生器，主要為外加的脈沖觸發激勵裝置，存在系統復雜、操作繁瑣、可靠度低等問題。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術的缺陷，提出一種新的脈沖發生器，用于通過T型燃燒器脈沖法研究固體火箭發動機燃燒不穩定現象。

本發明所述脈沖發生器,采用藥量調節脈沖大小、推進劑控制時序、將脈沖源與推進劑整合一體安置在T型燃燒器內部的設計方式，消除了常用的外加脈沖觸發激勵裝置系統復雜、可靠度低的缺陷，極大的簡化整體結構。該脈沖發生器在裝藥時，脈沖源與推進劑整合為一體，能夠通過推進劑的藥量來控制脈沖激勵的時序，結構簡單。該脈沖發生器可以添加不同量、不同位置的脈沖源，實現不同需求的脈沖激勵，更加簡單、安全和可靠。本脈沖發生器直接設計在T型燃燒器燃燒室內部，在需要施加激勵的時候直接由推進劑點燃，不需要外加點火時序控制裝置，結構簡單，容易操作，成本低廉，具有很好的效果。

本發明的目的是通過下述技術方案實現的。

一種用于測定固體火箭發動機燃燒不穩定性的脈沖發生器，包括推進劑、脈沖源和包覆層。

推進劑和脈沖源共同作為脈沖發生器的裝藥，被包覆層包裹，并采取“推進劑-脈沖源”交替的方式進行安置，且彼此之間緊密無隙。