[發明專利]一種固體發動機絕熱層燒蝕性能并行考核試驗裝置

有效

• 申請號: 202010891828.6
• 申請日: 2020-08-28
• 公開（公告）號: CN112098100B
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發明（設計）人: 程吉明;馮喜平;李進賢;陳嘉輝;王樂
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G01M15/02
• 分類號: G01M15/02;G01M15/14
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 陳星

本發明公開了一種固體發動機絕熱層燒蝕性能并行考核試驗裝置，由發動機燃燒室和并行燒蝕試驗段組成，并行燒蝕試驗段安裝在發動機燃燒室后端部，并通過緊固螺栓連接。并行考核試驗裝置的兩個燒蝕試驗段采用相同結構，并共用相同的燃燒室組件；其中，燒蝕試驗段采用方形截面通道，燒蝕試驗段可采用不同轉折角，用以來研究不同粒子沖刷角度條件下絕熱層燒蝕特性。絕熱層試件位于燒蝕試驗段的氣流沖刷面凹槽部位，用于研究氣流沖刷條件下絕熱層試件的抗燒蝕特性。燃燒室后封頭安裝有燃氣導流石墨部件，以減少燃氣氣流的徑向損失。并行考核試驗裝置結構簡單，安裝使用捷便，可有效地開展絕熱層材料的篩選、考核驗證試驗研究。

技術領域

本發明涉及固體發動機絕熱材料燒蝕技術領域，具體地說，涉及一種用于固體火箭發動機絕熱層抗燒蝕性能的對比考核試驗裝置。

背景技術

固體火箭發動機使用的推進劑為了提高比沖和能量特性，通常加入金屬粉末，如AL粉。金屬粉末的加入一方面增加了推進劑的能量特性，并起到抑制燃燒不穩定的現象，但同時燃燒產物中會含有高溫金屬氧化物，兩相流會對發動機絕熱層的抗燒蝕性能帶來較大考驗。

對絕熱材料開展燒蝕試驗是進行燒蝕性能研究的必要手段，如氧乙炔燒蝕試驗、模擬發動機燒蝕試驗等。國軍標GJB 323A-1996給出了氧乙炔燒蝕試驗方法，該試驗方法操作簡單，但很難真實模擬固體發動機的高壓、燃氣組分以及粒子沖刷的特殊燒蝕環境，無法考核絕熱材料的真實燒蝕性能。因此，為了真實模擬固體發動機環境，通常采用燒蝕發動機開展絕熱層燒蝕性能考核研究。

在文獻“固體火箭發動機內絕熱層燒蝕率實驗研究”(《推進技術》，1993(4):31-35)一文中，提出了一種絕熱層燒蝕試驗發動機，可真實反映實驗發動機的燒蝕環境，主要包括燃燒室、低速試驗段、變速試驗段、高速試驗段和噴管，將絕熱層放置于不同位置可研究氣流速度對材料燒蝕性能的影響，不足之處在于無法模擬過載條件下粒子沖刷對絕熱層燒蝕性能的影響。文獻“顆粒沖刷對絕熱材料燒蝕影響的實驗研究”(《推進技術》，2006,27(1):71－73)一文中，提出了一種模擬過載條件的絕熱層燒蝕試驗發動機，其包括燃氣發生器、收斂通道、調節環、燒蝕段和噴管，通過改變燒蝕段的夾角來調節沖刷角度，該試驗發動機主要用于研究顆粒濃度、速度、及沖刷角度的變化對絕熱材料燒蝕性能的影響。發明專利CN201811106666.X中公開了一種“絕熱層燒蝕試驗的多功能模擬發動機”，該模擬發動機包括燃燒發生器、低速段、中速段、高速段、過載段和羽流段，可將試件安裝在各個段位的內腔上，通過實驗檢測和了解各個段位的燒蝕現象，重點分析不同流速、粒子濃度對絕熱層燒蝕性能的影響，該發動機可以有效研究不同位置氣流速度對絕熱層燒蝕性能的影響。

現有的發動機燒蝕試驗多用于研究環境因素變化對絕熱材料燒蝕性能的影響，在開展絕熱材料燒蝕性能考核時會存在一定偏差。由于固體發動機的工作特點，不同次點火試驗的發動機通常會存在一定的偏差，導致壓力、溫度、氣流速度、粒子濃度的燒蝕環境的波動，對絕熱材料的抗燒蝕性能評價造成影響。一般無法剝離試驗環境差異對絕熱材料抗燒蝕性能的影響，不利于絕熱材料配方改進設計的考核評定。

發明內容

為了避免現有技術存在的不足，本發明提出一種固體發動機絕熱層燒蝕性能并行考核試驗裝置。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:包括發動機燃燒室和并行燒蝕試驗段，并行燒蝕試驗段位于發動機燃燒室后端部并通過緊固螺栓連接，其特征在于所述發動機燃燒室包括燃燒室前封頭、前封頭頂桿、燃燒室筒段、燃燒室后封頭、密封圈、推進劑、點火藥包、點火線密封堵蓋和壓力傳感器孔座，所述燃燒室筒段為中空筒狀結構，兩端設有連接法蘭，沿法蘭圓周均布有多個圓孔，燃燒室筒段兩端分別與燃燒室前封頭和燃燒室后封頭通過螺栓組件固連，并采用密封圈密封，前封頭頂桿一端與燃燒室前封頭前端部螺紋連接，另一端與試車臺承力墩相頂，燃燒室筒段上設有壓力傳感器孔座，用于安裝壓力傳感器采集燃燒室壓力，燃燒室筒段側壁上設有點火線孔，并通過點火線密封堵蓋配合固定密封，點火線密封堵蓋由中心開孔螺栓和圓臺橡膠組成，通過螺栓將圓臺橡膠壓緊實現密封，點火藥包點火線由燃燒室筒段引出，并采用點火線密封堵蓋進行密封固定；